镍锰酸锂锂电正极材料概述
1、镍锰酸锂是什么？
镍锰酸锂（化学式：LiNi0.5Mn1.5O4）是一种电压平台约在 4.7V 的锂离子电池正极材料，理论比容量为 146.7mAh/g，实际比容量大约在 130mAh/g左右，其结构上类似通常的锰酸锂，但在电压平台、实际比容量、热循环稳定性等方面要比锰酸锂好得多，也因为镍锰酸锂在纳米尺度下也可以很稳定，因此不必像锰酸锂一样通过增大晶粒来提高稳定性，故在提高倍率方面也有非常大的优势（注：电极材料颗粒纳米化是提高充放电倍率的重要途径）。
2、跟其它锂离子电池正极材料有什么优势？
目前使用中的和正在开发的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等。
2.1 钴酸锂（化学式：LiCoO2）
作为正在使用中的钴酸锂材料，因为资源少、价格贵、不环保、安全性差，不适合作为一种普及型的正极材料在未来大型化电源（如电动力车电源、储能电源）中使用，即使是在现有材料基础上发展起来的二元、三元材料，也没有从根本上解决这些问题，因此将来只能在小型化便携设备上使用。
2.2 锰酸锂（化学式：LiMn2O4）
锰酸锂材料价格低廉、环保、安全、倍率性能好，但在应用中的最大问题是循环性能不好，特别是高温下，材料中的三价锰离子和大倍率放电时在颗粒表面形成的二价锰离子，使得材料在电解液中的溶
解明显，最终破坏了锰酸锂的结构，也降低了材料的循环性能。目前在市场上真正能使用的锰酸锂材料都是通过改性措施得到的，这种改性措施一方面需要高规格的合成设备，另一方面也需要是以降低材料的可逆容量为代价，即使是这样，来自日本的高品质锰酸锂价格上也达到了每吨25万以上。
2.3 磷酸亚铁锂（化学式：LiFePO4）
磷酸亚铁锂是目前被各科研机构和企业广泛看好的处于开发状态的锂离子电池正极材料。如果从组成元素、结构、电压平台、比容量等方面看，磷酸亚铁锂可以说具有价格低廉、环保等优点。但其结构却是“过于稳定”了，甚至连电子、锂离子也难以在电化学过程中表现出相应的活性来，因此导电性不好，影响了材料的倍率性能。目前改进磷酸亚铁锂的主要措施是纳米化（减小材料颗粒尺寸）和元素体相掺杂和表面包覆，目前磷酸亚铁锂在倍率性能上已经不成问题了。但这些改进措施随之也带来新的问题，那就是材料的振实密度过低（0.9~1.3g/cm3）,导致极片涂布困难等一系列实用电池制作中的问题。磷酸亚铁锂的另一个关键问题是合成条件苛刻，因为材料中的+2 价铁是一种亚稳价态，在合成中，过强的还原气氛容易导致形成单质铁，而太弱的还原气氛又容易有+3 价铁出现。因此，即使是已经合成出来的磷酸亚铁锂，长期在空气和水的作用下也容易发生+2 价铁到+3价铁的转变。因此可以预见，未来磷酸亚铁锂在合成、储存、使用一系列过程中均存在一定的问题。
2.4镍锰酸锂（化学式：LiNi0.5Mn1.5O4）
镍锰酸锂在结构上与锰酸锂类似，属于尖晶石结构，具有三维大隧道结构，导电性好、非常适合锂离子扩散，同时充电状态下也具有非常稳定的热力学结构，安全性好。与锰酸锂不同之处在于：通过适量的镍取代部分锰以后，完全消除了+3 价锰离子，也就杜绝了引起材料循环性能衰减的因素，因此循环寿命发生了质的改变。镍的加入也使材料的电压平台上升到 4.7V 左右，这比一般的正极材料在电压上高出大约四分之一。
提高了电池的输出电压可以在很多方面改善设备的性能，比如使用高电位的电池能大大增强无线设备发射接受信号的灵敏性，也更加省电。虽然从基础的物理电路原理上说，单体电池通过串联成电池组能无限增加输出电压，但用 20 余个4.5V的单体电池串联成100V 的电池组要比用100只1V的单体电池的串联成100V的电池组的方式更有效。
镍锰酸锂正极材料的研究和开发始于 2001 年左右，经过多年的实验室研究积累目前已经逐步走向商品化开发的轨道，世界多家电池企业也已经在从事实用性镍锰酸锂电池的工作。
3、镍锰酸锂为什么具有这些优势？
材料科学中最重要的一条准则就是“结构决定性质”，镍锰酸锂电压平台的提高、热循环稳定性、快速充放电性能等都是其内在的结构所决定的。镍锰酸锂具有尖晶石结构，属于热力学稳定结构，其组成元素（化学式：LiNi0.5Mn1.5O4）的化合价也均处于稳定价态，这使得其在高达 900°C下的高温气氛下(空气、氧气、氮气、惰性气体等)仍然不会发生结构的破坏，这使得其在批量化生产中非常容易对材料的精细结构的调整。量子力学方面的计算也表明，在充电状态下（这是大多数正极材料结构稳定性非常脆弱的阶段），内在 Ni4+、Mn4+的 3d 电子轨道与 O2-中的 2p 电子轨道能有效地通过杂化而实现相互的稳定，防止了材料的析氧问题。该理论计算的结果也同样证实了，在众多的高电位正极材料中，如尖晶石系列的 LiFeMnO4、LiCoMnO4、LiCrMnO4、LiCu0.5Mn1.5O4、橄榄石系列 LiNiPO4、LiCoPO4等，只有镍离子的 3d 电子轨道能很好地与 O2-中的 2p 电子轨道进行杂化，其它元素如钴、铁等在充电状态下都不能与材料中的氧离子实现稳定的杂化。另外，由于材料已经完全消除了引起容量衰减的+3 价锰离子，所以材料在循环充放电过程中的稳定性也得到了根本性的提高。尖晶石镍锰酸锂的导电率比钴酸锂低但比磷酸亚铁锂高，本身又具有非常适合锂离子进出的三维隧道结构，非常适合作为大倍率充放电电池正极材料，这在锰酸锂方面已经得到了证实。
4、镍锰酸锂的合成方法有哪些？各有什么特点？
镍锰酸锂属于无机金属复合氧化物，因此一般无机材料的合成方法都可以用于合成镍锰酸锂，例如固相法（球磨法）、共沉淀法、
溶胶凝胶法、喷雾热解法等
4.1 固相法
即是将原料简单混合后进行一定条件下的球磨，使材料的混合均匀程度能达到微米级别，然后在高温下对球磨混合物进行高温处理，一般 15 个小时以上的高温热处理即可实现原料组分在微米范围内的均匀扩散。这种方法的优势是成本低，但对于组成元素复杂的目标产物不适合，根据文献报道的结果，一般由固相球磨法制备得到的镍锰酸锂含有较多的杂相成分，比容量不高，材料的充放电曲线很难呈现单一的充放电平台。究其原因，仍然是原料混合的均匀性不好。
4.2 共沉淀法
通过沉淀剂首先将镍、锰的可溶性盐转化成共沉淀复合物，例如Ni0.5Mn1.5(CO3) 2、Ni0.5Mn1.5 (OH) 4等，然后加进锂盐进行固相球磨，高温煅烧等也可得到镍锰酸锂产物，这种方法根据具体的合成方案在成本和操作难度上有所区别，在合成层状三元材料方面已经实现了批量化生产，国外用此方法合成的镍锰酸锂的电化学性能指标也非常优异，但使用的是价格昂贵的碳酸铵，在批量化生产中，如果选择的设备不合适，则很可能难以控制批次质量的稳定性。共沉淀法合成镍锰酸锂只是在镍、锰起始混合阶段实现了分子水平的均匀混合，但生成的共沉淀复合物仍然要第二次与锂盐进行第二次固相混合，所以仍然存在混合均匀性的问题。
4.3 溶胶-凝胶法
将可溶性的镍盐、锰盐、锂盐制备成溶胶后，分别经过凝胶固定、
高温分解煅烧，对于合成在空气气氛下具有高温稳定性的镍锰酸锂材料非常有优势，最主要的是，可溶性的原料实现的是分子水平上的均匀混合，是原料混合的最理想状态。
各种采用溶胶-凝胶法制备镍锰酸锂的路线中，关键在于溶胶形成方法及形成溶胶的稳定性，另外一般溶胶-凝胶法都存在操作复杂、原料试剂价格昂贵的问题，所以能不能找到一种简便、低廉的溶胶凝胶合成路线就成为其实现产业化生产的制约因素。还有一个问题是：溶胶-凝胶法虽然能保证原料前驱体的均匀混合，但传统的溶胶-凝胶方式对不同的金属离子有着不同的溶胶形成条件。因此很多文献报道的采用溶胶-凝胶法合成的镍锰酸锂也存在着电压平台单一性不好，有杂相存在，造成这种结果的原因就是溶胶-凝胶体系不稳定，产生了成分离析，或者是在高温分解过程中个组分分解温度点不一致等。
5、我公司发展的合成镍锰酸锂新方法具有什么优势？
我公司燃烧法合成镍锰酸锂技术，其优点主要体现在三个方面：第一、溶胶-凝胶过程简便，在操作难度和试剂成本方面都大大降低，另外，由于溶胶形成方式独特，对多种金属离子具有广泛的适用性，在需要对镍锰酸锂进行多元素的微量掺杂时同样具有很大的优势；
第二、燃烧过程中，燃烧区域均匀地向液相蔓延，保证了各化学组分基本上在同一温度点同时反应，将原料在液相中的混合均匀性通过燃烧的方式延续到固相中，直至最后生成目标产物。这种凝胶前驱体处理方式的变更对于批量化生产中保持材料的批次稳定性非常重要；
第三、高温处理阶段跟其它阶段是独立的，且技术要求方面和常规正极材料的高温处理要求类似，且在对气氛、温度均匀性方面的要求更宽松，因此批量化生产的风险小。
6、镍锰酸锂的潜在应用领域有哪些？
根据高电位材料的特性，主要的应用策略有以下几个指向：6.1 高功率电池
镍锰酸锂与锂离子电池常规负极材料（石墨或金属锂）组装成电压达 4.5V的高电压单体电池，获得更大输出功率密度；
6.2 高安全、长寿命电池
镍锰酸锂与新型的钛酸锂负极组装成新型的高安全、长寿命电池。传统的负极材料（石墨或金属锂）存在着安全隐患，也难以适应未来电池长寿命方面的要求（例如5000 次循环）。目前唯一能适应锂离子电池长寿命要求的负极材料就是钛酸锂，但其本身的电位高
达 1.55V，因此需要有高电位的正极材料与之匹配才能提高电池的整
体电压。一般的 3.7V 的钴酸锂材料与之匹配只能得到 2V 的单体电池，而如果匹配磷酸亚铁锂做正极的话，电池的单体电压仅仅才1.8V，但匹配了镍锰酸锂后则能达到 3V以上的电压，弥补了钛酸锂做负极时电压方面的缺陷。
6.3 高压不对称超级电容器
发展大容量、高电压是超级电容器的未来发展方面，而镍锰酸锂较高的嵌锂电位在不对称超级电容器中有不可小觑的用武之地。6.4 特种电池
例如纽扣电池、薄膜电池、电子纸等，虽然单只产品对镍锰酸锂的需求量少，但用量少、电池小也意味着安全隐患低，且由于应用领域广泛，利润率高，同样孕育着巨大的商机。
7、镍锰酸锂目前存在什么问题？解决的途径有哪些？
作为开发中的正极材料，镍锰酸锂存在的核心问题主要是：需要有能在高电压下稳定工作的电解液。由于历史的原因，现在广泛使用的 LiPF6电解液的主要应用领域是以钴酸锂为正极，以石墨为负极的锂离子电池，这类电池的工作电压最高也只能达到4.2V，所以电解液体系的设计也一般只能保证在 4.5V 以下的范围内稳定使用，而镍锰酸锂的最高充电截止电压可达 5.2V，因此常规电解液在此条件下的氧化分解问题变得明显起来。正极电位的提高也意味着负极区域的还原性环境增强，这也导致了镍锰酸锂匹配传统的石墨负极后表面SEI 膜形成的动力学发生变化，而不能形成有效的SEI 膜隔离电解液和碳材料，则负极材料的循环寿命也大大降低。
改进措施主要有三条：
一是通过对材料本身的元素组分调整、表面包覆，降低电解液在正极表面的氧化分解；
二是改进电解液，通过在常规电解液体系中添加有效成膜剂促使在高电位材料表面形成钝化膜，阻止电解液组分与电极材料表面接触引起的氧化分解；也可以更换新型的无机固体电解质或者是离子液体系电解液来适应高电位材料；
三是匹配高电位负极材料钛酸锂组成3V左右的电池，这样能在一定程度上避免常规电解液在高电位材料表面上的氧化分解问题。
附页1: 金和镍钴锰酸锂S600检验标准 检测项目 规格 形貌XRD 比表面 (m2/g) 压实密度 (g/cm3) 克容量（mAh/g)粒径分布(um) 扣式 电池 成品电芯 D min D10D50D90D MAX 0.2C 1C 金和S600 图1.1图1.2 0.15～ 1.10 ≥3.40 ≥ 150.0 ≥ 151.0 ≥ 144.5 ≥ 3.500 7.000-13.000 ≤ 25.000 ≤ 40.000 图a 图b 图1.1金和镍钴锰酸锂SEM图，图a为×4000；图b为×1000 图1.2金和镍钴锰酸锂的XRD图 003 1 04 101 105 102 107 108 113 110 006
附页2: 天骄PLB-F5检验标准 检测项 目 规格 形 貌 XRD 比表面 (m2/g) 压实密 度 (g/cm3) 克容量（mAh/g)粒径分布(um) 扣式 电池 成品电芯 D min D10D50D90D MAX 0.2C 1C 天骄 PLB-F5 图 2.1 图 2.2 0.40～ 1.20 ≥3.00 ≥ 155.7 ≥ 145.0 ≥ 137.5 0.300-0.500 1.500-4.000 5.300-7.000 9.000～ 15.000 15.000～ 29.000 图a 图b 图2.1天骄镍钴锰酸锂（PLB-F5）SEM图，图a为×4000；图b为×1000 Position [°2Theta] 30405060708090 Counts 2000 4000 6000 8000 PLB 图2.2.天骄镍钴锰酸锂XRD图 003 1 04 101 105 102 107 108 113 110 006
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910236939.0 (22)申请日 2019.03.27 (71)申请人 深圳道童新能源有限公司 地址 518000 广东省深圳市宝安区福海街 道新田社区征程一路福永第一工业村 3号510 (72)发明人 郑大伟 刘富德 熊汉琴 (74)专利代理机构 广州三环专利商标代理有限 公司 44202 代理人 颜希文 宋静娜 (51)Int.Cl. C01G 53/00(2006.01) C30B 1/10(2006.01) C30B 29/52(2006.01) H01M 4/505(2010.01) H01M 4/525(2010.01)H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称一种三元镍钴锰前驱体及三元镍钴锰酸锂材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种三元镍钴锰前驱体及三元镍钴锰酸锂材料的制备方法，前驱体的制备包括以下步骤：(1)以镍钴锰盐溶液为原料、碱液为沉淀剂，通过共沉淀法制备得到氢氧化镍钴锰固溶体；(2)将氢氧化镍钴锰固溶体烧结，得到镍钴锰氧化物前驱体；将步骤(2)的镍钴锰氧化物前驱体用砂磨机砂磨分散后干燥，得到所述的三元镍钴锰前驱体。三元镍钴锰酸锂材料制备方法为将氧化镍钴锰前驱体加入锂源，进入球磨机混合均匀后进入气氛炉烧结，烧结后得到的三元材料即所述的三元镍钴锰酸锂材料。该方法制备的三元正极材料，比容量高，压实密度高，全电池内极片锰溶出可以大幅降低，高低温、循环性能也有 效提高。权利要求书1页 说明书6页 附图2页CN 109809501 A 2019.05.28 C N 109809501 A
四种主要的锂电池正极材料 LiCoO2 锂离子从LiCoO2中可逆脱嵌量最多为0.5单元.Li1-xCoO2在x=0.5附近发生可逆相变，从三方对称性转变为单斜对称性。该转变是由于锂离子在离散的晶体位置发生有序化而产生的，并伴随晶体常数的细微变化。但是，也有人在x=0.5附近没有观察到这种可逆相变。当x＞0.5时，Li1-x CoO2在有机溶剂中不稳定，会发生释氧反应;同时CoO2不稳定，容量发生衰减，并伴随钴的损失。该损失是由于钴从其所在的平面迁移到锂所在的平面，导致结构不稳定，使钴离子通过锂离子所在的平面迁移到电解质中。因此x的范围为0≤x≤0.5，理论容量为156mA·h/g。在此范围内电压表现为4V左右的平台。当LiCoO2进行过充电时，会生成新的结构 当校子处于纳米范围时，经过多次循环将产生阳离子无序，部分O3相转变为立方尖晶石相结构，导致容量衰减。粒子小时，由于锂离子的扩散路径短，形成的SEI膜较粒子大的稳定，因此循环性能好。例如，70nm的粒子好于300nm 的粒子。粒子大小对自放电也具有明显影响。例如粒子小，自放电速率快。粒径分布窄，粒子的球形性越好，电化学性能越佳。最佳粒子大小取决于电池的要求。 尽管LiCoO 与其它正极材料相比，循环性能比较优越，但是仍会发生衰减， 2 对于长寿命需求的空间探索而言，还有待于进一步提高循环性能。同时。研究过经过长时期的循环后，从层状结构转变为立方尖晶石结构，特别程发现，LiCoO 2 是位于表面的粒子;另外，降低氧化钴锂的成本，提高在较高温度(＜65℃)下的循环性能和增加可逆容量也是目前研究的方向之一。采用的方法主要有掺杂和包覆。 作为锂离子电池正极材料的锂钴氧化物能够大电流放电，并且放电电压高，放电平稳，循环寿命长。.因此成为最早用于商品化的锉离子蓄电池的正极材料，亦是目前广泛应用于小型便携式电子设备(移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等)的正极材料。LiCoO2具有a-NaFeO2型二维层状结构，适宜于锂离子在层间的嵌人和脱出，理论容量为274 mA·h/g。在实际应用中，该材料电化学性能优异，热稳定性好，且初次循环不可逆容量小。实际可逆容量约为120～150 mA·h/g，即可逆嵌人/脱出晶格的锂离子摩尔百分数接近55 %。 在过充电条件下，由于锂含量的减少和金属离子氧化水平的升高，降低了材料的稳定性。另外由于Co原料的稀有，使得LiCoO2的成本较高。 LiCoO2生产工艺相对较为简单，其传统的合成方法主要有高温固相合成法和低温固相合成法。 高沮固相合成法通常以Li2CO3和CoCO3为原料，按Li/Co的摩尔比为1：1配制，在700~900℃下，空气氛围中灼烧而成。也有采用复合成型反应生成LiCoO2前驱物，然后在350～450℃下进行预热处理，再在空气中于700～850℃下加热合成，所得产品的放电容量可达150 mA·h/g。唐致远等以计量比的钴化合物、锂化合物为合成原料在有机溶剂乙醇或丙酮的作用下研磨混合均匀，先在450℃的温度下处理6h.，待冷却后取出研磨，然后再在6～10 MPa压力下压成块状，最后在900℃的温度下合成12～36 h而制得。日本的川内晶介等用Co3O4和Li2 CO3做原料，按化学计量配合在650℃灼烧10h制的温定的活性物质。章福平等按计量将分析纯LiNO3和Co(NO3)2·6H2O混匀，加适量酒石酸，用氨水调
目录 摘要................................................................................................................ I Abstract ......................................................................................................... III 第1章绪论 (1) 1.1 引言 (1) 1.2 锂离子电池的基本原理 (2) 1.3 锂离子电池正极材料研究概况 (3) 1.3.1 层状结构正极材料 (3) 1.3.2 聚阴离子型正极材料 (4) 1.3.3 尖晶石型正极材料 (5) 1.4 镍锰酸锂的制备方法 (6) 1.5 镍锰酸锂正极材料的缺陷及其改进 (8) 1.5.1 元素掺杂改性 (8) 1.5.2 表面包覆改性 (9) 1.5.3 形貌改性 (10) 1.5.4 晶面调控改性 (11) 1.6 论文主要研究内容及意义 (13) 第2章实验方法 (15) 2.1 实验所用药品及分析仪器 (15) 2.1.1 实验所用试剂及原料 (15) 2.1.2 实验仪器与设备 (15) 2.2 材料表征手段 (16) 2.2.1 X射线衍射(XRD) (16) 2.2.2 扫描电子显微镜(SEM) (16) 2.2.3 热重分析(TG) (16) 2.2.4 电化学性能测试 (17) 2.3 正极片的制备与电池组装 (17) 2.3.1 正极片的制备 (17) 2.3.2 纽扣半电池的组装 (17) 第3章纳米及纳微结构LiNi 0.5Mn 1.5 O 4 的制备及其性能研究 (18) 3.1 引言 (18) 3.2 实验部分 (18) 3.3 结果与讨论 (19) 3.4 本章小结 (26)
锂离子电池现使用的正极材料有如下几种： 1、钴酸锂 钴酸锂也是目前应用最为广泛的正极材料，钴产生3.9V(vs. Li)的电势平 台，对钴酸锂而言，对应于其理论容量，高达274mAh/g，实际容量可达155mAh/g，具有很高的能量密度。主要应用于便携电池领域：如手机，PDA；移动DVD； MP3/MP4、笔记本电脑。 1）结构缺陷 对钴酸锂（LixCoO2，0
正极材料微观结构的改善和宏观性能的提高与制备方法密不可分，不同的制备方法导致所制备的材料在结构、粒子的形貌、比表面积和电化学性质等方面有很大的差别。 目前LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的制备技术主要有固相合成法、化学沉淀法、溶胶凝胶法、水热合成法、喷雾降解法等。 溶胶-凝胶法：先将原料溶液混合均匀，制成均匀的溶胶，并使之凝胶，在凝胶过程中或在凝胶后成型、干燥，然后煅烧或烧结得所需粉体材料。溶胶凝胶技术需要的设备简单，过程易于控制，与传统固相反应法相比，具有较低的合成及烧结温度，可以制得高化学均匀性、高化学纯度的材料，但是合成周期比较长，合成工艺相对复杂，成本高，工业化生成的难度较大 化学共沉淀法：一般是把化学原料以溶液状态混合，并向溶液中加入适当的沉淀剂，使溶液中已经混合均匀的各个组分按化学计量比共沉淀出来，或者在溶液中先反应沉淀出一种中间产物，再把它煅烧分解制备出微细粉料。化学共沉淀法分为直接化学共沉淀法和间接化学共沉淀法。直接化学共沉淀法是将Li、Ni、Co、Mn的盐同时共沉淀，过滤洗涤干燥后再进行高温焙烧。间接化学共沉淀法是先合成Ni、Co、Mn三元混合共沉淀，然后再过滤洗涤干燥后，与锂盐混合烧结；或者在生成Ni、Co、Mn三元混合共沉淀后不经过过滤而是将包含锂盐和混合共沉淀的溶液蒸发或冷冻干燥，然后再对干燥物进行高温焙烧。与传统的固相合成技术相比，采用共沉淀方法可以使材料达到分子或原子线度化学计量比混合，易得到粒径小、混合均匀的前驱体，且煅烧温度较低，合成产物组分均匀，重现性好，条件容易控制，操作简单，目前工业上已有规模生产 水热合成法：水热合成技术是指在高温高压的过饱和水溶液中进行化学合成的方法，属于湿化学法合成的一种。利用水热法合成的粉末一般结晶度高，并且通过优化合成条件可以不含有任何结晶水，且粉末的大小、均匀性、形状、成份可以得到严格的控制。水热合成省略了锻烧步骤和研磨的步骤，因此粉末的纯度高，晶体缺陷的密度降低。但是对于锂离子电池来说水热法并不是很好，当用水热法以CoOOH为前驱体合成LiCoO2时，研究表明在160℃的高压釜中反应48h，可以从混合物得到单相的Li CoO2，但其循环性能并不好，需要在高温下热处理，提高其结晶度后，LiCoO2的循环性能得以改善 其他方法：将镍、钴、锰、硝酸锂在氨基乙酸中于400℃点燃，燃烧产物碾碎后在空气中800℃加热4h，冷却后得到正极材料；将蒸馏水溶解的硝酸锂、镍钴锰盐通过喷雾干燥法制备得到正极材料；以镍钴锰盐为原料，柠檬酸为络合剂，配成溶液送入超声喷雾热分解装置，得到[Ni1/3Co1/3Mn1/3]O2前驱体，再将前驱体与锂盐混合高温烧结得到正极材料 评定三元材料好坏的方法因素（各种检测方法总结） 1、性能测试 循环性能测试：测试循环一定次数后容量保持率的大小；容量大小；容量衰减程度； 倍率性能测试：以一定倍率放电，看平均电压及容量保持率。平均电压越高越好。 高低温性能测试：在低温、常温、高温下电压降的多少，容量保持率多少无杂质峰；（006）/(102)及（108）/（110）峰明显分开说明层状结构明显；I(003)/I(104)比值越大，大于1.2，阳离子有序程度越高；R值（I(006)+I(102)/I(101)）越小，晶体结构越有序； 2、SEM分析：产物形貌是否粘结，是否为球形，是否团聚，颗粒大小是否均匀，是否均匀分散，颗粒大小适中，表面是否粗糙，排列是否紧密， 3、成分分析：采用ICP-AES元素分析方法测定合成样品中各金属元素的 含量是否与理论值一致。 4、热重差热分析：即TG-DTA分析。在升温过程中测试样品晶型结构的转变、 材料自身熔融、吸附等物理变化；脱去结晶水、材料受热分解、在空气气氛中氧化还原等化
锂电池几种正极材料的优缺点 锂离子电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂离子电池行业发展的重点。负极材料一般选用碳材料，目前的发展比较成熟。而正极材料的开发已经成为制约锂离子电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。在目前的商业化生产的锂离子电池中，正极材料的成本大约占整个电池成本的40％左右，正极材料价格的降低直接决定着锂离子电池价格的降低。对锂离子动力电池尤其如此。比如一块手机用的小型锂离子电池大约只需要5克左右的正极材料，而驱动一辆公共汽车用的锂离子动力电池可能需要高达500千克的正极材料。 衡量锂离子电池正极材料的好坏，大致可以从以下几个方面进行评估：（1）正极材料应有较高的氧化还原电位，从而使电池有较高的输出电压；（2）锂离子能够在正极材料中大量的可逆地嵌入和脱嵌，以使电池有高的容量；（3）在锂离子嵌入/脱嵌过程中，正极材料的结构应尽可能不发生变化或小发生变化，以保证电池良好的循环性能；（4）正极的氧化还原电位在锂离子的嵌入/脱嵌过程中变化应尽可能小，使电池的电压不会发生显著变化，以保证电池平稳地充电和放电；（5）正极材料应有较高的电导率，能使电池大电流地充电和放电；（6）正极不与电解质等发生化学反应；（7）锂离子在电极材料中应有较大的扩散系数，便于电池快速充电和放电；（8）价格便宜，对环境无污染。 锂离子电池正极材料一般都是锂的氧化物。研究得比较多的有LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O4，LiFePO4和钒的氧化物等。导电聚合物正极材料也引起了人们的极大兴趣。 1、LiCoO2 在目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的LiCoO2作为正极材料。其理论容量为274mAh/g，实际容量为140mAh/g左右，也有报道实际容量已达155mAh/g。该正极材料的主要优点为：工作电压较高（平均工作电压为3.7V）、充放电电压平稳，适合大电流充放电，比能量高、循环性能好，电导率高，生产工艺简单、容易制备等。主要缺点为：价格昂贵，抗过充电性较差，循环性能有待进一步提高。 2、LiNiO2
NCM811型镍钴锰酸锂》 团体标准编制说明 （预审稿） 、工作简况 1.1任务来源与计划要求 根据《关于下达2018年第二批协会标准制修订计划的通知》（中色协科字[2018]75号）的文件精神，由北京当升材料科技股份有限公司负责起草《NCM811 型镍钴锰酸锂》协会标准，项目计划编号：T/CNIA 046-2018，计划完成年限2019 年。 1.2产品简介 新能源车用动力锂电池选用的正极材料主要有锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂三元材料，其中镍钴锰酸锂三元材料以其高容量、长寿命、高安全性等综合优势成为动力电池的首选。而三元材料又包括以LiNi 1/3Co1/3Mn1/3O2，LiNi 0.5Co0.2Mn 0.3O2，LiNi 0.6Co0.2Mn 0.2O2 及LiNi 0.8Co0.1Mn0.1O2 等为代表的不同镍、钴、锰含量组成的材料。 LiNi 0.8Co0.1Mn0.1O2（称为NCM811 型镍钴锰酸锂）即为镍钴锰酸锂三元材料的一种，其组成为镍钴锰摩尔含量约为79%~85%、5%~16%、5%~16%。 商品化的NCM811 型镍钴锰酸锂，从形貌上区分为团聚型和单晶型两种，团聚型为一次颗粒团聚成球形或类球形的二次颗粒，单晶型为颗粒之间无团聚的单晶颗粒，其SEM 图如图1 所示。 图 1 NCM811 型镍钴锰酸锂产品 SEM图（左为团聚型，右为单晶型） NCM811 型镍钴锰酸锂作为应用前景优良的正极材料，制作成的锂离子电池可被应用于电动汽车，3C 等领域。
1.3标准编写的目的和意义 作为国家战略新兴产业，新能源汽车是应对能源危机、大气污染和汽车产业转型升级的有效途径。新能源汽车的续航里程、寿命和安全性等是人们关注的重点，这主要取决于动力锂离子电池尤其是正极材料。目前国内外动力锂电正极材料技术路线主要有3 个材料 体系：磷酸铁锂体系、锰酸锂体系、三元体系（NCM ，NCA ）。其中磷酸铁锂作为正极材料的电池充放电循环寿命长，但其缺点是能量密度、高低温性能、充放电倍率特性均存在较大差距，且生产成本较高，磷酸铁锂电池技术和应用已经遇到发展的瓶颈；锰酸锂电池能量密度低、高温下的循环稳定性和存储性能较差，因而锰酸锂仅作为国际第一代动力锂电的正极材料；而多元材料因具有综合性能和成本的双重优势日益被行业所关注和认同，逐步超越磷酸铁锂和锰酸锂成为主流的技术路线。国内外主要电池供应商所选用的材料类型如表1 所示。 表1 国内外主要电池供应商所选用材料类型 国内外主要电池供应商主要选用镍钴锰酸锂三元材料。镍钴锰三元材料主要有 LiNi 1/3Co1/3Mn1/3O（2 简称NCM111 ），LiNi 0.5Co0.2Mn 0.3O（2 简称NCM523 ），LiNi 0.6 Co0.2Mn 0.2O2 （简称NCM622 ），LiNi 0.8Co0.1Mn0.1O2（简称NCM811 ）等。在三元材料系列，技术相对成熟的为NCM111 ，已经在电动工具、电动自行车、充电宝等产品中得到应用，材料的比容量达到158mAh/g，循环寿命500 周。但由于该材料的
锂电池镍钴锰三元材料最新研究进展 镍钴锰三元材料是近年来开发的一类新型锂离子电池正极材料，具有容量高、循环稳定性好、成本适中等重要优点，由于这类材料可以同时有效克服钴酸锂材料成本过高、锰酸锂材料稳定性不高、磷酸铁锂容量低等问题，在电池中已实现了成功的应用，并且应用规模得到了迅速的发展。 据披露，2014年中国锂离子电池正极材料产值达95.75亿元，其中三元材料为27.4 亿元，占有率为28.6%；在动力电池领域，三元材料正强势崛起，2014年上市的北汽EV200、奇瑞eQ、江淮iEV4、众泰云100等均采用三元动力电池。 2015年上海国际车展，在新能源汽车中，三元锂电池的占有率超过了磷酸铁锂电池成为一大亮点，包括吉利、奇瑞、长安、众泰、中华等大部分国内主流车企都纷纷推出采用三元动力电池的新能源车型。许多专家预言：三元材料凭借其优异的性能和合理的制造成本有望在不久的将来取代价格高昂的钴酸锂材料。 人们发现：镍钴锰三元正极材料中镍钴锰比例可在一定范围内调整，并且其性能随着镍钴锰的比例的不同而变化，因此，出于进一步降低钴镍等高成本过渡金属的含量，以及进一步提高正极材料的性能的目的；世界各国在具有不同镍钴锰组成的三元材料的研究和开发方面做了大量的工作，已经提出了多个具有不同镍钴锰比例组成的三元材料体系。包括333，523，811体系等。一些体系已经成功地实现了工业化生产和应用。 本文将较为系统地介绍近年来几种主要的镍钴锰三元材料的最新研究进展及其成果，以及人们为了改进这些材料的性能而开展的掺杂、包覆等方面的一些研究进展。 1镍钴锰三元正极材料结构特征 镍钴锰三元材料通常可以表示为：LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z=1；依据3种元素的摩尔比(x∶y∶z比值)的不同，分别将其称为不同的体系，如组成中镍钴锰摩尔比(x∶y∶z)为1∶1∶1的三元材料，简称为333型。摩尔比为5∶2∶3的体系，称之为523体系等。 333型、523型和811型等三元材料均属于六方晶系的α-NaFeO2型层状岩盐结构，如图1。
Advances in Analytical Chemistry 分析化学进展, 2018, 8(4), 198-203 Published Online November 2018 in Hans. https://www.doczj.com/doc/df8610314.html,/journal/aac https://https://www.doczj.com/doc/df8610314.html,/10.12677/aac.2018.84024 Effects of Calcination Temperature on Electrochemical Properties of 523-Type Lithium Nickel-Cobalt-Manganese Oxide as Positive Electrode Materials Beiping Wang*, Zhongli Zou, An Huang, Qing Wang School of Materials Science and Engineering, North Minzu University, Yinchuan Ningxia Received: Oct. 24th, 2018; accepted: Nov. 5th, 2018; published: Nov. 16th, 2018 Abstract The effect of calcination temperature on the phase and electrochemical properties of lithium nickel-cobalt-manganese oxide was studied. The target product was prepared by liquid phase co- precipitation and solid phase calcination, and the phase and electrochemical properties of the material were characterized by XRD, constant current charge-discharge technique and AC imped-ance technique. The results show that the product obtained by calcination at 900?C has a well-developed layered structure, high crystallinity and low ionic mixing. The initial discharge capacity is up to 166.3 mAh?g?1. The charge transfer impedance of the product is small, which im-proves the diffusion rate of lithium ion and improves charge/discharge rate. Keywords Lithium Ion Battery, Transition Metal Oxides, Calcination Temperature, Electrochemical Property 煅烧温度对523型镍钴锰酸锂正极材料电化学 性能的影响 王北平*，邹忠利，黄安，汪青 北方民族大学材料科学与工程学院，宁夏银川 收稿日期：2018年10月24日；录用日期：2018年11月5日；发布日期：2018年11月16日 *通讯作者。
1镍钴锰三元正极材料结构特征 镍钴锰三元材料通常可以表示为：LiNixCoyMnzO2，其中x+y+z=1；依据3种元素的摩尔比（x∶y∶z比值）的不同，分别将其称为不同的体系，如组成中镍钴锰摩尔比（x∶y∶z）为1∶1∶1的三元材料，简称为333型。摩尔比为5∶2∶3的体系，称之为523体系等。 333型、523型和811型等三元材料均属于六方晶系的α-NaFeO2型层状岩盐结构，如图1。 镍钴锰三元材料中，3种元素的的主要价态分别是+2价、+3价和+4价，Ni为主要活性元素。其充电时的反应及电荷转移如图2所示。 一般来说，活性金属成分含量越高，材料容量就越大，但当镍的含量过高时，会引起Ni2+占据Li+位置，加剧了阳离子混排，从而导致容量降低。Co正好可以抑制阳离子混排，而且稳定材料层状结构；Mn4+不参与电化学反应，可提供安全性和稳定性，同时降低成本。 2镍钴锰三元正极材料制备技术的最新研究进展 固相法和共沉淀法是传统制备三元材料的主要方法，为了进一步改善三元材料电化学性能，在改进固相法和共沉法的同时，新的方法诸如溶胶凝胶、喷雾干燥、喷雾热解、流变相、燃烧、热聚合、模板、静电纺丝、熔融盐、离子交换、微波辅助、红外线辅助、超声波辅助等被提出。 2.1固相法
三元材料创始人OHZUKU最初就是采用固相法合成333材料，传统固相法由于仅简单采用机械混合，因此很难制备粒径均一电化学性能稳定的三元材料。为此，HE等、LIU等采用低熔点的乙酸镍钴锰，在高于熔点温度下焙烧，金属乙酸盐成流体态，原料可以很好混合，并且原料中混入一定草酸以缓解团聚，制备出来的333，扫描电镜图（SEM）显示其粒径均匀分布在0.2～0.5μm左右，0.1C（3～4.3V）首圈放电比容量可达161mAh/g。TAN等采用采用纳米棒作为锰源制备得到的333粒子粒径均匀分布在150～200nm。 固相法制得的材料的一次粒子粒径大小在100～500nm，但由于高温焙烧，一次纳米粒子极易团聚成大小不一的二次粒子，因此，方法本身尚待进一步的改进。 2.2共沉淀法 共沉淀法是基于固相法而诞生的方法，它可以解决传统固相法混料不均和粒径分布过宽等问题，通过控制原料浓度、滴加速度、搅拌速度、pH值以及反应温度可制备核壳结构、球形、纳米花等各种形貌且粒径分布比较均一的三元材料。 原料浓度、滴加速度、搅拌速度、pH值以及反应温度是制备高振实密度、粒径分布均一三元材料的关键因素，LIANG等通过控制pH=11.2，络合剂氨水浓度0.6mol/L，搅拌速度800r/min，T=50℃，制备得到振实密度达2.59g/cm3，粒径均匀分布的622材料（图3），0.1C（2.8～4.3V）循环100圈，容量保持率高达94.7%。 鉴于811三元材料具有高比容量（可达200mAh/g，2.8～4.3V），424三元材料则可提供优异的结构和热稳定性的特点。有研究者试图合成具有核壳结构的（核为811，壳层l为424）三元材料，HOU等采用分布沉淀，先往连续搅拌反应釜（CSTR）中泵入8∶1∶1（镍钴锰比例）的原料，待811核形成后在泵入镍钴锰比例为1∶1∶1的原料溶液，形成第一层壳层，然后再泵入组成为4∶2∶2的原溶液，最终制备得到核组成为811，具有壳组成为333、424的双层壳层的循环性能优异的523材料。4C倍率下，这种材料循环300圈容量保持率达90.9%，而采用传统沉淀法制备的523仅为72.4%。 HUA等采用共沉淀法制备了线性梯度的811型，从颗粒内核至表面，镍含量依次递减，锰含量依次递增，从表1可明显看到线性梯度分布的811三元材料大倍率下放电容量和循环性明显优于元素均匀分布的811型。
锂离子电池具有工作电压高、无记忆效应、环境友好等优点，已经成为21世纪绿色电池的首选。锂离子电池的关键材料之一是正极材料，目前商品化锂离子电池的正极材料主要是LiCoO2，但存在成本高、实际比容量偏低、抗过充电性能差、安全性能不佳等问题，严重阻碍了锂离子电池的进一步发展，限制了它在更广领域的应用，迫切需要研究者开发出成本低、性能优良、安全性高的锂离子电池正极材料以满足电动汽车等新兴行业的需求。 锂离子电池是绿色环保电池，是二次电池中的佼佼者。与镍镉电池(Cd．Ni)和镍氢电池(Ni．H)相比，锂离子电池具有工作电压高、比能量大、充放电寿命长、自放电率低等显著优点，且没有Cd-Ni电池中镉的环境污染问题。锂离子电池的上述特点，使其可以向小型化方向发展，因而适合于小型便携式电器电源，如移动电话、笔记本电脑、照相机等。这些电器与人们的商务活动和日常生活紧密相连，使用的群体广，新旧换代快。锂离子电池还可以用于电动工具和电动车电源替代Cd．Ni电池和铅酸电池，一方面Cd-Ni电池和铅酸电池的原材料上涨，成本提高，发展受限，我国出口退税政策调整；另一方面欧盟在2005和2006年相继出台了两项与化学品相关的RollS和REACH法令，前者限制了铅、镉等6种化学元素的使用，后者则规定上万种化学药品要重新注册。所以这为锂离子电池行业发展带来了新的机遇【l】。此外，锂离子电池也是航空航天和军事等领域要求空间上移动使用的新一代清洁安全能源，以及作为家庭和交通照明、备用电源、储能电站等时间上移动使用的储能调峰电源。因此锂离子电池有非常广阔的应用范围。 1．2锂离子电池发展简况 锂离子电池的发展可以追迥到锂二次电池，锂二次电池的研究最早始于20世纪60--70年代的石油危机，当时主要集中在以金属锂及其合金为负极的锂二次电池体系，但锂在充放电过程中由于电极表面的凹凸不平，导致表面电位分布不均匀，造成了锂的不均匀沉积。这种不均匀沉积导致锂在一些部位沉积过快，产生锂枝晶，当锂枝晶发展到一定程度时，一方面会发生折断，造成锂的不可逆损失；另一方面锂枝晶的产生会刺穿电池的隔膜，将正极与负极连接起来，引起短路，产生大电流进而生成大量的热，引起电池着火甚至爆炸，从而引发严重的安全问题，因此这种电池未能实现商品化【2】。锂二次电池的突破性发展源于Armand 的“摇椅电池(Rocking chair batteries)”的构想，即采用低插锂电势的嵌锂化合物代替会属锂为负极，与高插锂电势的嵌锂化合物组成二次锂离子电池。Scrosati等【3】以LiWO2或Li6FeO3为负极，以TiS2、WO3、NbS2或V2O5为正极组装成二次电池。1987年，Aubom等【4】装配了以MoO2或WO2为负极，LiCoO2为正极的“摇椅式”电池。与金属锂为负极的二次锂电池相比，这些电池的安全性能和循坏性能大大提高。但由于MoO2和WO2等负极材料的嵌锂电位较高(07～2.0 V vs Li+/Li)，因此未能得到实际应用。1990年日本Sony能源技术公司首先推出实用型锂离子电池。该电池既克服了二次锂电池循环寿命短、安全性差的缺点，又较好地保持了二次锂电池高电压、高比能量的优点。由此，二次锂离子电池在全世界范围内掀起了研究开发热潮，并取得了巨大的进展净。 锂离子电池的关键材料之一是正极材料，所以锂离子电池对正极材料的要求也很高。从上世纪70年代开发锂电池起，经过30多年的研究，多种嵌锂化合物可作为锂离子电池的正极材
《镍钴锰酸锂化学分析方法第1部分：镍钴锰总量的测定- EDTA滴定法》编制说明 一工作简况 1 任务来源 根据全国有色金属标准化技术委员会下发的《有色标委（2011）19号》文件的要求，由中信国安盟固利电源技术有限公司制定《镍钴锰酸锂化学分析方法第1部分：镍钴锰总量的测定- EDTA滴定法》行业标准，计划编号：2010-3591T-YS，项目完成时间2012年。 2 起草单位情况 中信国安盟固利电源技术有限公司是北京市科委认定的高新技术企业，主要从事锂离子动力电池及关键材料研究和生产。目前在中关村科技园区昌平园，已经建立了一个有关新型锂离子电池材料和电池技术的新材料技术研究院，拥有实验室（5000平方米），形成了以有突出成就的专家领衔、以年轻博士和硕士为骨干的强大的研究开发队伍，经国家人事部批准设立有博士后工作站。公司拥有等离子体发射光谱仪ICP-AES、等离子体质谱仪ICP-MS、X荧光光谱仪、质谱分析仪、气相色谱仪、激光粒度测试仪、微粒子比表面积测定仪等分析检测仪器和惰性气体手套箱、模拟电池制作设备、实际电池制作等设备、电池安全性能测试仪等先进的研究实验设备以及设施完备的中试车间。 中信国安盟固利电源技术有限公司主要从事锂离子电池正极材料的研发，生产和销售。目前已经达到年产2000吨钴酸锂、1000吨锰酸锂、1000吨镍钴锰酸锂的规模产能。生产的正极材料已经占有国内市场很大的份额。生产方法和生产工艺技术被北京市科委组织的专家鉴定会评定为属于世界领先水平，荣获国家科技进步二等奖、北京市科学技术一等奖。锰酸锂合成与生产技术通过北京市科委组织的专家鉴定，鉴定结论为国际先进水平，并荣获北京市科学技术一等奖。 中信国安盟固利电源技术有限公司在研究开发生产锂离子电池正极材料的同时，一直在致力于各种锂离子电池材料与技术方面的基础研究工作和分析评价方法的探索，在锂离子电池材料的物理性能、化学性能与电化学特性研究与测试方面积累了大量的经验和丰厚的技术储备。从2002年起，中信国安盟固利电源技术有限公司开始参与技术标准化工作。承担了钴酸锂产品国家标准的制订任务，并圆满完成，该标准已经正式颁布实施，同时承担了锰酸锂行业标准的制订任务，该标准已经制订完毕。并且参与了镍钴锰酸锂及钛酸锂的制定。 二编制过程（包括编制原则、工作分工、征求意见单位、各阶段工作过程等） 1标准编制原则 本标准严格按照GB/T1.1-2000《标准化工作导则第一部分：标准的结构编写规则》以及《有色金属冶炼产品国家标准、行业标准编写示例》的规定格式进行编写。 本标准主要针对相关单位对镍钴锰酸锂的质量要求为依据进行编写。 2工作分工 本标准由中信国安盟固利电源技术有限公司负责起草，佛山市邦普循环科技有限公 司、济宁无界科技有限公司，深圳天骄科技开发有限公司进行验证。 3征求意见单位 通过邮件共发送3份征求意见函，收到2份。编制组对回函意见进行整理，并对标
《NCM622型镍钴锰酸锂》 团体标准编制说明 （预审稿） 一、工作简况 1.1 任务来源与计划要求 根据《关于下达2018年第二批协会标准制修订计划的通知》（中色协科字[2018]75号）的文件精神，由北京当升材料科技股份有限公司负责起草《NCM622型镍钴锰酸锂》协会标准，项目计划编号：T/CNIA 045-2018，计划完成年限2019年。 1.2 产品简介 新能源车用动力锂电池选用的正极材料主要有锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂三元材料，其中镍钴锰酸锂三元材料以其高容量、长寿命、高安全性等综合优势成为动力电池的首选。而三元材料又包括以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2及LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2等为代表的不同镍、钴、锰含量组成的材料。LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（称为NCM622型镍钴锰酸锂）即为镍钴锰酸锂三元材料的一种，其组成为镍钴锰摩尔含量约为60%、20%、20%。 商品化的NCM622型镍钴锰酸锂，化学式可表示为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2，从形貌上区分为团聚型和单晶型两种，团聚型为一次颗粒团聚成球形或类球形的二次颗粒，单晶型为颗粒之间无团聚的单晶颗粒，其SEM图如图1所示。 图1 NCM622型镍钴锰酸锂产品SEM图（左为团聚型，右为单晶型）NCM622型镍钴锰酸锂作为正极材料制作成的锂离子电池被广泛应用于电动汽车、储能、电动工具、军工等领域。
1.3 标准编写的目的和意义 作为国家战略新兴产业，新能源汽车是应对能源危机、大气污染和汽车产业转型升级的有效途径。新能源汽车的续航里程、寿命和安全性等是人们关注的重点，这主要取决于动力锂离子电池尤其是正极材料。目前国内外动力锂电正极材料的技术路线主要有：锰酸锂、磷酸铁锂体系和三元材料体系。其中锰酸锂电池能量密度低、高温下的循环稳定性和存储性能较差，因而锰酸锂仅作为国际第一代动力锂电的正极材料；磷酸铁锂体系电池的充放电循环寿命长，但其缺点是能量密度、高低温性能、充放电倍率特性均存在较大差距，磷酸铁锂电池技术和应用已经遇到发展的瓶颈；三元材料因具有优异的综合性能日益被行业所关注和认同，已成为主流的技术路线。国内外主要电池供应商所选用的材料类型如表1所示。 表1国内外主要电池供应商所选用材料类型 国内外主要电池供应商主要选用镍钴锰酸锂三元材料。三元材料主要有 LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（简称NCM111），LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（简称NCM523），LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（简称NCM622），LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（简称NCM811）等。在三元材料系列，技术相对成熟的为NCM111，已经在电动工具、电动自行车、充电宝等产品中得到应用，材料的比容量达到158 mAh/g，循环寿命500周。但由于该材料的Co含量占过渡金属（Ni-Co-Mn）总量的33%，Ni+Co总量占比达到67%，材料的成本相对较高，而且由于专利垄断进一步增加了专利使用成本，因此动力锂电企业为了降低成本和规避专利问题、同时为了寻求更
《NCM811型镍钴锰酸锂》 团体标准编制说明 （预审稿） 一、工作简况 1.1 任务来源与计划要求 根据《关于下达2018年第二批协会标准制修订计划的通知》（中色协科字[2018]75号）的文件精神，由北京当升材料科技股份有限公司负责起草《NCM811型镍钴锰酸锂》协会标准，项目计划编号：T/CNIA 046-2018，计划完成年限2019年。 1.2 产品简介 新能源车用动力锂电池选用的正极材料主要有锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰酸锂三元材料，其中镍钴锰酸锂三元材料以其高容量、长寿命、高安全性等综合优势成为动力电池的首选。而三元材料又包括以LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2，LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2及LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2等为代表的不同镍、钴、锰含量组成的材料。 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（称为NCM811型镍钴锰酸锂）即为镍钴锰酸锂三元材料的一种，其组成为镍钴锰摩尔含量约为79%~85%、5%~16%、5%~16%。 商品化的NCM811型镍钴锰酸锂，从形貌上区分为团聚型和单晶型两种，团聚型为一次颗粒团聚成球形或类球形的二次颗粒，单晶型为颗粒之间无团聚的单晶颗粒，其SEM图如图1所示。 图1 NCM811型镍钴锰酸锂产品SEM图（左为团聚型，右为单晶型）NCM811型镍钴锰酸锂作为应用前景优良的正极材料，制作成的锂离子电池可被应用于电动汽车，3C等领域。
1.3 标准编写的目的和意义 作为国家战略新兴产业，新能源汽车是应对能源危机、大气污染和汽车产业转型升级的有效途径。新能源汽车的续航里程、寿命和安全性等是人们关注的重点，这主要取决于动力锂离子电池尤其是正极材料。目前国内外动力锂电正极材料技术路线主要有3个材料体系：磷酸铁锂体系、锰酸锂体系、三元体系（NCM，NCA）。其中磷酸铁锂作为正极材料的电池充放电循环寿命长，但其缺点是能量密度、高低温性能、充放电倍率特性均存在较大差距，且生产成本较高，磷酸铁锂电池技术和应用已经遇到发展的瓶颈；锰酸锂电池能量密度低、高温下的循环稳定性和存储性能较差，因而锰酸锂仅作为国际第一代动力锂电的正极材料；而多元材料因具有综合性能和成本的双重优势日益被行业所关注和认同，逐步超越磷酸铁锂和锰酸锂成为主流的技术路线。国内外主要电池供应商所选用的材料类型如表1所示。 表1国内外主要电池供应商所选用材料类型 国内外主要电池供应商主要选用镍钴锰酸锂三元材料。镍钴锰三元材料主要有LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2（简称NCM111），LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（简称NCM523），LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（简称NCM622），LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（简称NCM811）等。在三元材料系列，技术相对成熟的为NCM111，已经在电动工具、电动自行车、充电宝等产品中得到应用，材料的比容量达到158mAh/g，循环寿命500周。但由于该材料的Co含量占过渡金属（Ni-Co-Mn）总量的33%，Ni+Co总量占比达到67%，材料的成本相对较高，而且由于专利垄断进一步