鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：547次 | 2023年07月20日
三元材料的重要問(wèn)題和改性手段
目前NMC應(yīng)用于動(dòng)力鋰電池存在的重要問(wèn)題包括：
(1)由于陽(yáng)離子混排效應(yīng)以及材料表面微結(jié)構(gòu)在首次充電過(guò)程中的變化，造成NMC的首次充放電效率不高，首效一般都小于90%；
(2)三元材料電芯產(chǎn)氣較嚴(yán)重安全性比較突出，高溫存儲(chǔ)和循環(huán)性還有待提高；
(3)鋰離子擴(kuò)散系數(shù)和電子電導(dǎo)率低，使得材料的倍率性能不是很理想；
(4)三元材料是一次顆粒團(tuán)聚而成的二次球形顆粒，由于二次顆粒在較高壓實(shí)下會(huì)破碎，從而限制了三元材料電極的壓實(shí)，這也就限制了電芯能量密度的進(jìn)一步提升。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
針對(duì)以上這些問(wèn)題，目前工業(yè)界廣泛采用的改性措施包括：
雜原子摻雜。為了提高材料所要的相關(guān)方面的性能(如熱穩(wěn)定性、循環(huán)性能或倍率性能等)，通常對(duì)正極材料進(jìn)行摻雜改性研究。但是，摻雜改性往往只能改進(jìn)某一方面或部分的電化學(xué)性能，而且常常會(huì)伴隨著材料其它某一方面性能(比如容量等)的下降。
NMC根據(jù)摻雜元素的不同可以分為：陽(yáng)離子摻雜、陰離子摻雜以及復(fù)合摻雜。很多陽(yáng)離子摻雜被研究過(guò)，但有實(shí)際效果的僅限于Mg、Al、Ti、Zr、Cr、Y、Zn這幾種。一般而言，對(duì)NMC進(jìn)行適當(dāng)?shù)年?yáng)離子摻雜，可以抑制Li/Ni的陽(yáng)離子混排，有助于減少首次不可逆容量。陽(yáng)離子摻雜可以使層狀結(jié)構(gòu)更完整，從而有助于提高NMC的倍率性，還可以提高晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，這對(duì)改善材料的循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性的效果是比較明顯的。
陰離子摻雜重要是摻雜和氧原子半徑相近的F原子。適量地?fù)诫sF可以促進(jìn)材料的燒結(jié)，使正極材料的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。F摻雜還能夠在循環(huán)過(guò)程中穩(wěn)定活性物質(zhì)和電解液之間的界面，提高正極材料的循環(huán)性能。
混合摻雜一般是F和一種或者數(shù)種陽(yáng)離子同時(shí)對(duì)NMC進(jìn)行摻雜，應(yīng)用比較廣泛的是Mg-F、Al-F、Ti-F、Mg-Al-F、Mg-Ti-F這么幾種組合。混合摻雜對(duì)NMC的循環(huán)和倍率性能改善比較明顯，材料的熱穩(wěn)定性也有一定提高，是目前國(guó)際主流正極廠商采用的重要改性方法。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
NMC摻雜改性關(guān)鍵在于摻雜什么元素，如何摻雜，以及摻雜量的多少的問(wèn)題，這就要求廠商具有一定的研發(fā)實(shí)力。NMC的雜原子摻雜既可以在前驅(qū)體共沉淀階段進(jìn)行濕法摻雜，也可以在燒結(jié)階段進(jìn)行干法摻雜，只要工藝得當(dāng)都可以收到不錯(cuò)的效果。廠商要根據(jù)自己的技術(shù)積累和經(jīng)濟(jì)狀況來(lái)選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)路線，所謂條條大道通羅馬，適合自家的路線就是最好的技術(shù)。
表面包覆。NMC表面包覆物可以分為氧化物和非氧化物兩種。最常見(jiàn)的氧化物包括MgO、Al2O3、ZrO2和TiO2這幾種，常見(jiàn)的非氧化物重要有AlPO4、AlF3、LiAlO2、LiTiO2等。
無(wú)機(jī)物表面包覆重要是使材料和電解液機(jī)械分開(kāi)從而減少材料和電解液副反應(yīng)，抑制金屬離子的溶解，優(yōu)化材料的循環(huán)性能。同時(shí)，無(wú)機(jī)物包覆還可以減少材料在反復(fù)充放電過(guò)程中材料結(jié)構(gòu)的坍塌，對(duì)材料的循環(huán)性能是有益的。NMC的表面包覆對(duì)降低高鎳三元材料表面殘堿含量是比較有效的，這個(gè)問(wèn)題筆者后面還會(huì)談到。
同樣，表面包覆的難點(diǎn)首先在于選擇什么樣的包覆物，再就是采用什么樣的包覆方法以及包覆量的多少的問(wèn)題。包覆既可以用干法包覆，也可以在前驅(qū)體階段進(jìn)行濕法包覆的，這都要廠商要根據(jù)自身情況選擇合適的工藝路線。
生產(chǎn)工藝的優(yōu)化。改進(jìn)生產(chǎn)工藝重要是為了提高NMC產(chǎn)品品質(zhì)，比如降低表面殘堿含量、改善晶體結(jié)構(gòu)完整性、減少材料中細(xì)粉的含量等，這些因素都對(duì)材料的電化學(xué)性能有較大影響。比如適當(dāng)調(diào)整Li/M比例，可以改善NMC的倍率性能，新增材料的熱穩(wěn)定性，這就要廠商對(duì)三元材料的晶體結(jié)構(gòu)有相當(dāng)?shù)睦斫狻?/p>
