如何提高三元材料的安全性？

從能量密度的角度來說，三元材料比LFP和LMO有絕對的優(yōu)勢，但安全性能卻是一直限制其大規(guī)模應(yīng)用的一個難題。

容量較大的純?nèi)姵睾茈y通過針刺和過充等安全性測試，這也是大容量電池中一般都要混合錳酸鋰一起使用的原因。從我了解到的情況來看，重要有如下幾種解決三元安全性問題的方法：

1.選擇安全性能最優(yōu)配比的三元材料

眾所周知，三元材料中的鎳含量越高，材料的穩(wěn)定性越差，安全性也就越差，目前安全性最好的主流三元鎳鈷錳配比為1:1:1，即通常所說的111三元，111的三元之所以穩(wěn)定性最好，重要因為：

1）鎳所占的比例較低（相關(guān)于422/523等），材料制備過程中更容易形成完整的層狀結(jié)構(gòu)，同時兼顧了能量密度。

2）錳的比例較高（相關(guān)于422/523等），錳是三元材料中其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的重要元素。

3）鎳和錳的比例為1:1，鎳和錳同時為穩(wěn)定性最高的正2價和正4價。（在這里多說一句，111三元是最適合做高電壓的三元材料，假如高電壓電解液瓶頸突破，其能量密度不會遜色于任何高鎳的三元，循環(huán)和電極加工性能都要高幾個檔次。）

綜上所述，在大容量純?nèi)姵刂校?11三元具有最好的安全性。

2.從三元材料本身進行改善

三元材料本身就是從摻雜中發(fā)展出來的新型材料，我們認(rèn)為假如再在三元中摻雜其他元素，不僅會對其電化學(xué)性能出現(xiàn)為止影響，還會對制備工藝提出更多要求，成本的提高同樣會限制三元在動力中的應(yīng)用，而包覆工藝關(guān)于產(chǎn)品的一致性會出現(xiàn)影響，所以我們認(rèn)為在保證產(chǎn)品適合產(chǎn)業(yè)化的前提下關(guān)于材料的安全性能進行改善才是能夠使三元真正應(yīng)用于動力鋰電池中的最好方法。

所以在這里只說一下我們的改進方法，之前說過很多次了，我們的三元材料是類似鈷酸鋰的一次顆粒，除了在壓實密度和電極加工性能方面有很大的優(yōu)勢之外，關(guān)于安全性也有提高，原因如下：

1）微米級的一次顆粒具有更完整的層狀結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)越完整，材料的穩(wěn)定性就越好，體現(xiàn)為循環(huán)性能和安全性能的提高。

2）粒徑較大的一次顆粒具有更好的動力學(xué)穩(wěn)定性，之前聽說國內(nèi)某合資公司宣稱用日本的納米級三元材料做出的動力鋰電池安全性能如何如之何，至少在我看來，這么宣傳的效果是負(fù)面的，既然宣傳納米材料就應(yīng)該重點宣傳倍率性能而規(guī)避安全性，因為納米級的材料本身就具有很高的活性，納米化使材料的穩(wěn)定性和安全性不同程度的降低，我之所以提到微米級，就是為了差別于納米級。

3）把一次粒徑做大的另一個優(yōu)勢就是降低了比表面積，減少了材料因為與電解液的接觸造成的副反應(yīng)關(guān)于材料結(jié)構(gòu)的破壞，關(guān)于循環(huán)和材料穩(wěn)定性都很有幫助。

盡管如此，我們認(rèn)為三元材料在電池中的安全性是其本身的性質(zhì)，就像錳酸鋰的高溫，即使通過徹底改性，完全消除了錳酸鋰的3V平臺，形貌控制也做了很多優(yōu)化，仍然要電解液和負(fù)極的匹配才能完全滿足高溫性能要求。

降低電池的充電上限電壓目前國內(nèi)某公司已經(jīng)很好地解決了35Ah純?nèi)姵氐陌踩詥栴}，其充電上限電壓為4.1V，這樣關(guān)于整個電池體系的穩(wěn)定性都有很好的提高。