習慣（guàn）上，我們所說的三元材料一（yī）般是指鎳鈷錳酸鋰NCM正極材料（liào）(實際（jì）上也有負極三元材料)，Ni、Co、Mn三種金屬元素可以按照不同的配比得出不同種類的三元材（cái）料。

通式為LiNi1-x-yCoxMnyO2，常見的配（pèi）比有111,424,523,622,811，大家（jiā）注意以上比例的排序是N:C:M，中國和國外的叫法不一樣。此外還要注意的一點就是NCA材料雖然經常和NCM一（yī）起被提及，但準確的說NCA材料算是二（èr）元高（gāo）Ni材（cái）料，不能列在三（sān）元材料裏麵。

三（sān）元材料的合成方法對比

化學共沉澱法,又分為直接化學共沉澱法（fǎ）和間接化學共沉澱法。一般是把化學（xué）原料以溶液狀態混合，並向溶液中加入適當的沉澱劑，使溶液中已經混合均勻的各個組分按化學計量比共沉澱出來，或者在溶液中（zhōng）先反應沉澱出一種中間產物，再把它煆燒分解製備出微細粉料。

直接化學共沉澱法是將Li、Ni、Co、Mn鹽同時共沉澱，過濾洗滌幹燥（zào）後再進行（háng）高溫焙燒。間接化學共沉澱法是先合成Ni、Co、Mn三元混合共沉澱，過濾洗滌幹燥後與鋰鹽（yán）混合燒結；或者在生（shēng）成Ni、Co、Mn三元（yuán）混合共沉澱後不經過過濾（lǜ）而是將包含鋰鹽和混（hún）合共沉澱的溶液蒸發或冷凍（dòng）幹燥，然後再對幹燥物進行高溫（wēn）焙燒。

與（yǔ）傳統的固相合成技術相比，采用共沉澱方法可以（yǐ）使材料達到分子或原子線度化學計量比混合（hé），易得（dé）到粒徑小、混合均勻的前驅體，而且煆燒的（de）溫（wēn）度較低，合成產物組分均勻，重現性（xìng）好，條件容易控製，操作簡單，商業化生產（chǎn）采用此方法。此外還有其（qí）他的方法如固相合成（chéng）法，溶膠-凝膠法等。

三種元素的作用和優缺點

NCM622材料結構示意圖

引入3+Co：減（jiǎn）少（shǎo）陽離子混合占位，穩定材料的層狀（zhuàng）結構，降低阻抗值，提高電導率，提高循環和倍率性能。

引入2+Ni：可提高材料的容量(提（tí）高材料的體積能量密度)，而由於（yú）Li和（hé）Ni相似的半徑，過多的Ni也會因為與Li發生位錯現象導致鋰鎳混（hún）排，鋰層（céng）中（zhōng）鎳離子濃度越大，鋰在層狀結構中的脫嵌（qiàn）越難，導致電化學性能變差。

圖中(b)給（gěi）出了Ni和Li的混排示意圖

引入（rù）4+Mn：不僅可以降（jiàng）低材料成本，而且還可以提（tí）高材料的安全性和穩定性。但過（guò）高的Mn含量會容易出現尖（jiān）晶石相而破壞層狀結構, 使容量降低（dī），循環衰減。

三元材料高PH影響？

我們都知道，高Ni三元材料是未來高能（néng）量（liàng）密度動力（lì）電池應用方向，可是（shì）為（wéi）何一直用不好（hǎo）呢？這其中（zhōng）一個（gè）最重要的原因就是材（cái）料堿性大，漿料吸水後極容（róng）易造成（chéng）果凍。其對生產環境和工藝控製能力的要求（qiú），我們壓根就用不好。降低表麵殘堿含量對（duì）於三元材料在電池裏的應用具有非常重要（yào）的意義。

高Ph來自於哪裏？這（zhè）是因為三元材料合成中鋰鹽過量，多餘的鋰鹽在（zài）高溫煆（duàn）燒後的產物主（zhǔ）要是Li的（de）氧化（huà）物，與空氣中的H2O和CO2反應再次生成LiOH和Li2CO3，殘留在材（cái）料表麵（miàn），使材料的pH 值較高。

此外（wài），在高Ni體係中由於化合價平衡的限製，使材料中Ni有（yǒu）一部分以3+的形式存在，而多餘的（de）Li 在材料表（biǎo）麵（miàn）易形成LiOH和Li2CO3，Ni含量越高表麵含堿量（liàng）越大，勻漿和塗布過程中越容易吸（xī）水造成漿料果凍狀。

同時, 需要注意的是這些（xiē）殘留的鋰鹽不僅電化學活性較（jiào）大（dà）, 而且因碳酸鋰（lǐ）等在高壓下分解導致電池充放電過程中電池的產氣現象（xiàng）。

如何降低三元材料的PH？

一般從源頭來（lái）控製前（qián）驅體的PH和生產環境，降（jiàng）低鋰鹽比例，調整燒結製度，讓鋰能快速擴散到晶體內部。對材料（liào）水洗，然後二（èr）次燒結（jié）降低表麵殘堿含（hán）量，但相應（yīng）的會損失（shī）一部分（fèn）電性能（néng）。表麵包覆也是降低（dī）三元材料表麵（miàn）殘堿含（hán）量的（de）有效方法。

三元材（cái）料改性方法（fǎ）？

用金屬氧（yǎng）化物(Al2O3，TiO2，ZnO，ZrO2等)修飾三元材料表麵，使材料與電解液機械分開（kāi），減少材（cái）料與電解（jiě）液副反應（yīng），抑製金屬離（lí）子的溶解，ZrO2、TiO2和Al2O3氧（yǎng）化（huà）物的包覆能阻止充放（fàng）電過程中阻抗變大，提高材料（liào）的循環性能，其中 ZrO2的包覆引發材料表麵阻抗增大幅度最小，Al2O3的包覆不會降低初（chū）始放（fàng）電容量（liàng）。

如何提高三元材料的安全性？

三元（yuán）電池特別是111體係以上的三元電池安全（quán）性一直困擾著業界，從去年年初（chū）開始的動力電池路線選擇壓製三元電池（chí），以及年（nián）末對三元電池的解禁。這些都和今後動力電池使（shǐ）用哪個材料體係更加安全息息相關。

而且隨著NCM能量密度的（de）不（bú）斷提高，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）的分解溫度逐漸下降。

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

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（yǐ）消耗電池體係中的HF，充電電壓可以提高到 4.5V；

②、控製Ni的含量在合理的範（fàn）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（xiē）適當的參雜包（bāo）覆可以提高（gāo）材（cái）料的結（jié）構穩定性，熱（rè）穩定性以及循（xún）環的穩定性等。

其次，在和電池體係（xì）中其他材料的配合上也要下功夫研（yán）究（jiū）：

①、電解液（yè）中加入高沸點和閃點的（de）阻燃添加劑（jì），常（cháng）見的有有機磷，氟代磷酸酯係列；

②、陶瓷隔離膜的選擇，提高隔膜基材和塗層的厚度，使用新型的耐高（gāo）溫（wēn） 收縮率低的無（wú）紡布材料等（děng）。

此外，常見的還（hái）有不同正極材料的混合使用，達到優勢（shì）互補的效果，比如三元混合錳酸鋰改善電池的安全性。個人認為，國內短（duǎn）期內可以規模化應用（yòng）的三元材料為622體係，更高的體係（xì）甚至NCA用到動力電池體係（xì）以國內現有的技術水平很難駕馭。