對于鋰離子電池而言，正極材料對其能量密度有著決定性的影響。目前，提升正極材料能量密度的方面主要有兩種，一種是提高材料克容量，對應高鎳化路線，另一種是提升材料電壓，對應單晶化路線。近幾年來，高鎳化一直是三元材料最為主流的發展方向。但安全問題一直是高鎳材料的痛點，因此高電壓單晶三元材料路線，也一直是行業內的研究熱點。

單晶三元材料的典型形貌

三元正極材料從形貌上可劃分為兩類：單晶和多晶。單晶即單個分散或類單個分散顆粒，多晶即一次粒子團聚而成的二次球形顆粒，兩類材料在電化學、機械、熱效應等方面具有各自特點。

三元材料在高電壓、高溫條件下進行充放電時，由于鋰離子嵌入嵌出的量更多、反應更劇烈，產生的各向異性應力更強，容易導致顆粒破碎。由于顆粒的破碎導致多晶材料產生更多的副反應，影響了材料熱穩定性，降低了容量，從而影響到循環性能和安全性能。相比于二次顆粒的多晶三元，單晶三元材料晶體結構更加完整，穩定性更高，具有較好機械強度，從而可以抑制顆粒破碎，降低與電解液接觸的副反應及相變，改善了材料的性能，更能承受高溫和高壓的條件。

單晶三元材料對循環性能的改善

因此，對比單晶與多晶三元材料性能，單晶三元材料體系在安全性能與循環性能方面表現更為優異，壓實也相對較好；在鎳鈷錳比例相同的情況下，單晶三元材料的克容量要稍遜色于多晶三元材料，但由于單晶三元材料的電壓更高，可以釋放出更多的容量，滿足高能量密度的要求。

三元材料的單晶化可以使其高電壓循環穩定性明顯改善，擁有廣闊的市場前景，對單晶材料進一步的進行表面修飾可使其高電壓性能更為突出。

在即將于11月23~25日，在深圳開展的“2021年全國新能源粉體材料暨增效輔材創新發展論壇”上，粉體圈邀請到了中南大學冶金與環境學院的胡國榮教授，為大家帶來報告《高電壓型三元材料的產業化及在動力電池中的應用》，詳細講解高電壓型三元材料在產業化過程及動力電池應用中的難點問題。胡國榮教授團隊開發的8系高鎳單晶三元材料應用于300Wh/kg的高能量密度的動力電池，循環壽命可達1500次；6系高鎳單晶三元材料應用于快充長循環動力電池，可在15min內充入80%電量，滿足4000次循環，其現場分享開發經驗的機會難得，如有興趣，歡迎前來參會！

報告人簡介

中南大學胡國榮教授，湖南瑞翔首席科學家

胡國榮，工學博士，現任中南大學二級教授，博士生導師，國務院政府特殊津貼專家，先進電池材料教育部工程研究中心技術委員會副主任，中國化學與物理電源協會常務理事，《電源技術》、《鋰電池專訊》，《中國錳業》等期刊編委。曾主持和參加國家及省部級科研項目及企業項目20余項，發表科研論文論文300余篇，獲國家發明專利授權50余件，獲省科技進步一等獎1項（排名第一），二等獎1項（排名第一）。曾任中南大學冶金學院輕金屬及工業電化學研究所所長，先進電池材料教育部工程研究中心副主任，湖南瑞翔新材料有限公司副總裁兼首席科學家。

粉體圈會務組

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