習慣上（shàng），我們所說的三元材料一般是指鎳鈷錳酸鋰NCM正極材料(實際（jì）上（shàng）也有負極三元（yuán）材料)，Ni、Co、Mn三種金屬元素可以按（àn）照不同的配比（bǐ）得出不同種類的三（sān）元材（cái）料（liào）。

通式為LiNi1-x-yCoxMnyO2，常見的配比有111,424,523,622,811，大家注意以（yǐ）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（zhù）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（liào）算（suàn）是二元高Ni材料，不能（néng）列在三元（yuán）材料裏麵。

三元材（cái）料的（de）合成方法對比（bǐ）

化學共沉澱法,又分為直接化學共沉澱法和間（jiān）接化學共沉澱法。一般是把（bǎ）化學原料以（yǐ）溶液狀態混合，並向溶液中加（jiā）入適當的沉澱（diàn）劑，使溶液中已經混合均勻的各個組分按化（huà）學計量比共沉澱出來，或者在溶液中先反（fǎn）應沉澱出一種中間產物，再把它煆燒（shāo）分解製備出微細粉料。

直接化學共沉澱（diàn）法是將Li、Ni、Co、Mn鹽同時共沉澱，過濾洗滌幹燥後再進行高溫焙燒。間接化學共沉澱法是先合成Ni、Co、Mn三元（yuán）混合共沉澱，過濾洗滌幹燥（zào）後與鋰鹽（yán）混合（hé）燒結；或者在生成Ni、Co、Mn三元混合共沉澱後不經過過濾（lǜ）而是將包含（hán）鋰鹽和混合共沉澱的（de）溶（róng）液蒸（zhēng）發或冷凍幹燥，然後再對幹燥（zào）物進行（háng）高溫焙（bèi）燒。

與傳統的固相合成技術相比，采用共沉（chén）澱方法（fǎ）可（kě）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、混合均勻的前（qián）驅體，而且煆燒的溫度較低，合成產物組分均勻，重現性好，條件容易控製，操作簡單，商業化生產（chǎn）采用（yòng）此方法。此外還有其他的方法如固相合成法，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：減少陽離子混合占位，穩定材（cái）料的層狀結構，降低阻抗（kàng）值，提高電（diàn）導率，提高循環和倍率（lǜ）性能。

引入2+Ni：可提高材料的容量(提高材料（liào）的體積（jī）能量（liàng）密度)，而由於Li和Ni相似（sì）的半徑，過多的Ni也會因為（wéi）與Li發（fā）生位錯現象導致鋰（lǐ）鎳混（hún）排，鋰層中鎳離子（zǐ）濃度越大，鋰在層狀結構中的脫嵌（qiàn）越難，導致（zhì）電化學性能變（biàn）差。

圖中(b)給出了Ni和Li的混排示（shì）意圖

引（yǐn）入4+Mn：不僅可以降低材料成本，而且還可以提高（gāo）材料（liào）的安全性和（hé）穩定性。但過高的Mn含（hán）量會容易（yì）出（chū）現尖晶石相而破壞層狀結構, 使容量降低，循環衰（shuāi）減。

三元（yuán）材料高PH影響？

我們都知道，高Ni三元材（cái）料是未來高能量密度動（dòng）力電池（chí）應用方向，可是為（wéi）何一直用不好呢？這其中一個最重要的原因（yīn）就是材料堿性大（dà），漿料吸水後極容（róng）易造成果凍。其對生產環（huán）境和工藝控製（zhì）能力的要求，我們壓根就用不好。降低表（biǎo）麵殘堿含量對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？這是因為三元材料合成中鋰鹽過量（liàng），多餘的鋰鹽在高溫煆燒後的產物主要是Li的氧化物，與空氣中的H2O和CO2反應再次生成LiOH和Li2CO3，殘留在（zài）材料表麵，使材料（liào）的pH 值較高。

此外，在高Ni體係中由於化合價平衡的限製，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（gāo）表麵含堿量越大，勻漿（jiāng）和塗布過程中越容易吸水造成漿料果凍狀。

同時, 需（xū）要注意的是這些殘留的鋰鹽不僅電化學（xué）活性較大（dà）, 而且因碳酸鋰等在高（gāo）壓下分解（jiě）導致（zhì）電池充放電過程中電池的產氣現象。

如何降低三元材料（liào）的PH？

一般從源頭來控（kòng）製前驅體的（de）PH和生產環境，降低鋰鹽比例，調整燒（shāo）結製度，讓鋰能快速擴散到晶（jīng）體內部。對材料水洗，然後二次燒結（jié）降低表麵殘堿含量，但（dàn）相應的（de）會損失一（yī）部分電性能。表（biǎo）麵包覆也是降低三元材料表（biǎo）麵殘堿含量的有效方法。

三元（yuán）材料改性方法？

用金屬氧化（huà）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（kāi），減少材料與（yǔ）電解液副反應，抑製金屬離子的（de）溶解，ZrO2、TiO2和Al2O3氧化物的包覆能阻止充放電過程中阻抗變大，提高材料的循環（huán）性能，其中 ZrO2的包覆引發材料表（biǎo）麵阻抗增大幅度最小，Al2O3的包覆不會降低初始放（fàng）電容量。

如何提高（gāo）三元材料的安全性？

三元電池特別是111體係以上的三元電池（chí）安全性一（yī）直困（kùn）擾著業界，從（cóng）去年年初開始的動力電池路線（xiàn）選（xuǎn）擇壓製三元電（diàn）池，以及年末對三元電（diàn）池的解禁。這些都和（hé）今後動力電池使用哪個材料體係更加安全息息（xī）相關。

而且隨著NCM能量密（mì）度的不斷提（tí）高，材料的熱穩定性會（huì）越來越差。下圖表述的是（shì）隨著Ni含量的升高材（cái）料（liào）的分解溫度逐漸下降。

如何提高三（sān）元材料的安全性？簡單說幾點比（bǐ）較重要的（de）。首先從三元材料本身來講：

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，充電電壓可以提高到 4.5V；

②、控製Ni的含量在合理的範圍(811當然比622更不穩定（dìng）)；

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

其次（cì），在和電池（chí）體係（xì）中其他材料的配合上也要下功夫研究：

①、電解液（yè）中加入（rù）高沸點和閃點的阻燃添加劑，常見的有（yǒu）有機磷，氟代磷酸酯係列；

②、陶瓷隔（gé）離膜的選擇，提高隔膜基材（cái）和塗層的厚度（dù），使用新型的耐（nài）高溫 收縮率低的無紡（fǎng）布（bù）材料等。

此外，常（cháng）見的還有不同正極材料的混合使用，達到優（yōu）勢互補的效果，比如三元混合錳酸鋰改（gǎi）善電（diàn）池（chí）的（de）安全性。個人認為，國內（nèi）短期內可以規模化應用的三元材料為622體係，更高的體係（xì）甚至NCA用到動力電池體係以國內現有的技術（shù）水平很難駕馭。