習慣上，我們所說的三元材料一般是指鎳鈷錳酸鋰（lǐ）NCM正極（jí）材料(實際上也（yě）有負（fù）極三元材料)，Ni、Co、Mn三種金屬元素可以（yǐ）按（àn）照不同的配比得出不同（tóng）種類的（de）三元材料。

通式為LiNi1-x-yCoxMnyO2，常見的配比（bǐ）有111,424,523,622,811，大家注意以上比例的排序是N:C:M，中國和國外（wài）的叫法不一樣。此外還要注意的一點就是NCA材料雖然經常和NCM一起被提及，但準確的說NCA材料算是二（èr）元高Ni材料（liào），不能列在三元材料裏麵。

三元材料的合成方法對比

化學共沉澱法,又（yòu）分為直（zhí）接化學（xué）共沉澱法和間接化學共沉澱（diàn）法（fǎ）。一般是把化學原料以溶液狀態混合，並向溶液（yè）中加入適當的沉澱（diàn）劑，使溶液中已經混合均勻的各個（gè）組分按化學計量比共沉澱出（chū）來，或者在溶液中先反應沉澱出（chū）一種中間產物，再把它煆燒分解製備出微細粉料。

直（zhí）接化（huà）學共沉（chén）澱法是將Li、Ni、Co、Mn鹽（yán）同時共沉澱，過濾洗滌幹燥後再進行高（gāo）溫焙燒。間接（jiē）化學共沉澱法是先合成Ni、Co、Mn三元混合共沉澱，過（guò）濾洗滌幹燥後與鋰（lǐ）鹽混（hún）合燒結；或者在生成Ni、Co、Mn三元混（hún）合共沉澱後（hòu）不經過過濾而是將包含鋰鹽和混合共沉澱的溶（róng）液蒸發或（huò）冷凍幹燥，然後再對幹燥物進行高溫焙燒。

與傳統（tǒng）的固相合（hé）成技術相比，采用共沉澱方法可以使材料達到分子或原子線度化學計量比混合，易得到粒徑小、混（hún）合均勻的前驅體，而且煆燒（shāo）的溫度較低（dī），合成產物組分均勻，重現性好，條件容易控製，操作（zuò）簡單，商業化生產采用此方法。此外還有其（qí）他的方法如（rú）固相合（hé）成法，溶膠-凝膠法等。

三種元素的作用和優缺點

NCM622材料（liào）結構示意圖

引入3+Co：減（jiǎn）少陽離（lí）子混合占位，穩定材料的層狀結（jié）構，降低阻（zǔ）抗值，提高電導率，提高循環和倍率性能。

引入（rù）2+Ni：可提高材（cái）料（liào）的容量(提高材料的體積能量密度)，而由於Li和Ni相似的半徑，過多（duō）的Ni也會因為與Li發生位錯現象導致鋰鎳混排，鋰層中鎳離子濃度越大，鋰在層狀結構中的脫嵌越難，導（dǎo）致電化學性能（néng）變差。

圖中(b)給出了Ni和Li的混排（pái）示意圖

引（yǐn）入4+Mn：不僅可以降低材料成本，而且還可以提高材料（liào）的安（ān）全性和穩定（dìng）性。但過高的Mn含量會容易出現尖晶石相而破壞層狀（zhuàng）結構, 使容量降低，循環衰減。

三元材料高PH影響？

我們都知道，高Ni三元材料是未來（lái）高（gāo）能量密度動力電池應用方向，可是為何一直用不好呢（ne）？這其中一個最重要的原因（yīn）就（jiù）是材（cái）料堿性（xìng）大，漿（jiāng）料吸水後極容易造成果凍。其對生產環境和工藝控製能力（lì）的要求，我們壓根（gēn）就用不好。降低表麵殘堿含量對於三元材料在電池裏的應用具（jù）有非常重要的意義。

高Ph來（lái）自於哪裏？這是（shì）因為三元材料合成中鋰鹽過量，多餘（yú）的鋰鹽在高（gāo）溫煆燒後的產物主（zhǔ）要是Li的（de）氧化（huà）物，與空氣中的H2O和CO2反應再次生（shēng）成LiOH和Li2CO3，殘留在材料表麵，使材料的pH 值較高。

此外，在高Ni體係中由於化合（hé）價（jià）平衡的限製，使材料中Ni有一部分以3+的形式存在，而多餘的Li 在材料表麵易形成LiOH和Li2CO3，Ni含量越高表麵含（hán）堿量越大，勻漿和塗布過程中（zhōng）越容易吸水（shuǐ）造成（chéng）漿（jiāng）料果凍狀。

同時（shí）, 需要注意的（de）是這些殘留的鋰鹽不僅電化學活性較大, 而且因碳酸鋰等在高壓下分解導致電池充放電過程中（zhōng）電池的產氣現象。

如（rú）何降低三元材料的PH？

一般從源頭來控製前（qián）驅體的PH和生（shēng）產環境，降低鋰鹽比例，調整燒結製（zhì）度，讓鋰能快速（sù）擴（kuò）散到（dào）晶體內部。對材料水洗，然後二次燒（shāo）結降低表麵殘堿含（hán）量，但相應的會損失一部分（fèn）電性能。表麵包覆也是降低三元（yuán）材料表麵殘堿含量的有效（xiào）方法。

三元（yuán）材料改性方法？

用金屬氧化物(Al2O3，TiO2，ZnO，ZrO2等)修飾三元（yuán）材料表麵，使材料與電解液機械分開，減（jiǎn）少材（cái）料與電解液副反應，抑製金屬離子的溶（róng）解，ZrO2、TiO2和Al2O3氧化物的包覆能阻止充放電過程中阻抗變大（dà），提高材料的循環性能，其中 ZrO2的包覆引發材料表（biǎo）麵阻抗增大幅度最小，Al2O3的包覆（fù）不會降（jiàng）低初始放電容量。

如何提高三元材料的安全性？

三元電池特別是111體係以（yǐ）上的三元電池安全性一直困擾著業界（jiè），從（cóng）去年年初開始的動力電池路線選擇（zé）壓製三元電池，以及年末對三（sān）元電池的解禁。這些都（dōu）和今後動力（lì）電池使用哪個材料（liào）體係更加安全息息相關。

而且隨著NCM能量密度的不斷提（tí）高，材料的熱穩定性會越來越差。下圖表述的是隨著Ni含量的升高材料（liào）的分（fèn）解溫（wēn）度逐（zhú）漸（jiàn）下降。

如何提高三元材料的安全性？簡單說幾點比較重要的。首先從（cóng）三元材料本身來講：

①、進行陶瓷氧化鋁的包覆，Al2O3通過形成Al-O-F 和Al-F 層可以消耗電池體係中的HF，充電電壓可以提（tí）高到 4.5V；

②、控製Ni的含量在合理（lǐ）的範圍(811當然比622更不穩定)；

③、進行參雜其他金屬元素(Al ，Mg ，Ti，Zr)這些適當的（de）參雜（zá）包覆可以提高材（cái）料的結構穩定（dìng）性，熱穩定性以及循環的穩定性等。

其次，在和電池體係中其（qí）他材料的配合上也要下功夫研究：

①、電（diàn）解液中加（jiā）入高沸點和閃點的（de）阻燃添加劑，常見的有有機磷，氟代磷酸酯（zhǐ）係（xì）列（liè）；

②、陶瓷隔離膜的選擇（zé），提高隔膜基材和塗層的（de）厚度，使用（yòng）新型的耐高溫 收縮率低（dī）的無紡布材料等（děng）。

此外，常見（jiàn）的還有不同正極材料的混合使用，達到優勢互補（bǔ）的效果，比如三元混（hún）合錳（měng）酸（suān）鋰改善電池的安全性（xìng）。個人認為，國內短期內可以規模化應用的三元材料（liào）為622體係，更高（gāo）的體係（xì）甚至NCA用到動力（lì）電池體係以國內現有（yǒu）的技術水（shuǐ）平很難駕馭。