高鎳三元層狀氧化物正極材料如LiNi_0.83Co_0.12O_0.03(NCM811)具有高比容量和低成本的優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)階段高比能鋰離子電池的首選正極材料。其中，鎳是主要的氧化還原反應(yīng)元素，含量越高，對(duì)NCM的比容量的提升就越大，因此當(dāng)前主流觀點(diǎn)是才用高鎳三元材料提升電動(dòng)汽車的續(xù)航，同時(shí)也要提高高鎳三元的安全性以達(dá)到車輛使用要求。

Ni含量越高，三元材料容量越高

然而高鎳三元材料在能量密度方面相比于其他幾種正極材料有較大優(yōu)勢(shì)，但是也繼承了LiNiO₂的一些缺點(diǎn)，如合成過(guò)程中易偏離計(jì)量比、循環(huán)過(guò)程中容易向尖晶石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變等等，導(dǎo)致高鎳三元材料的循環(huán)性能、安全性能及儲(chǔ)存性能較差，阻礙了三元材料在動(dòng)力電池領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。

用過(guò)高鎳三元材料，尤其是811的人員都知道，這種材料在前期儲(chǔ)存和加工過(guò)程中“極度怕水”，很容易在勻漿和涂布過(guò)程中因吸水形成果凍狀漿料，使加工性能變差，并且表面結(jié)構(gòu)層也容易發(fā)生變化，從而影響電極材料的性能發(fā)揮。

果凍狀三元正極漿料

其主要原因有以下兩點(diǎn)：

1. 表層結(jié)構(gòu)脫鋰導(dǎo)致不穩(wěn)定

電極材料的脫鋰均是從表層開始，并且隨著充電的進(jìn)行表層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)過(guò)度脫鋰的現(xiàn)象，同時(shí)高鎳三元材料的層狀結(jié)構(gòu)向尖晶石結(jié)構(gòu)、惰性巖鹽結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，往往在前幾次充放電之后，材料表層即形成較厚的惰性層（主要成分為NiO）。另外表層強(qiáng)氧化性的高價(jià)過(guò)渡金屬離子與電解液發(fā)生嚴(yán)重的副反應(yīng)，也會(huì)造成電池的極化增大、容量快速衰減。

2. 過(guò)高的表面堿含量

正極材料表面的活性氧陰離子會(huì)和空氣中的CO₂和水分反應(yīng)而生成碳酸根，從而結(jié)合鋰離子在材料表面形成Li₂CO₃，而三元材料合成中鋰鹽過(guò)量的做法使得多余的鋰鹽在高溫煅燒后的產(chǎn)物主要是Li的氧化物，與空氣中的H₂O和CO₂反應(yīng)再次生成LiOH和Li₂CO₃，殘留在材料表面，使材料的pH值較高。

當(dāng)三元材料中（包含NCA）鎳含量越高時(shí)，其燒結(jié)溫度就越低，使鋰鹽的揮發(fā)量降低，繼而導(dǎo)致殘留在材料表面的鋰鹽含量增多，材料的堿性就會(huì)變大。此外，在高Ni體系中由于化合價(jià)平衡的限制，使材料中Ni有一部分以3價(jià)的形式存在，進(jìn)一步提高了殘余Li含量，其生成的堿性化合物含量也就越發(fā)高了。從而加劇高鎳三元在儲(chǔ)存和加工過(guò)程的吸水現(xiàn)象，影響電池的制備和電性能發(fā)揮，也容易出現(xiàn)脹氣現(xiàn)象等。

因此研究高鎳材料的表面結(jié)構(gòu)，找出影響其電化學(xué)性能的結(jié)構(gòu)起源和機(jī)理，對(duì)于提升高鎳材料的電化學(xué)性能，解決其應(yīng)用痛點(diǎn)，具有十分重要的意義。在即將于11月23-35日舉辦的“2021年全國(guó)新能源粉體材料暨增效輔材創(chuàng)新發(fā)展論壇”上，來(lái)自于中科院蘇州納米所的沈炎賓博士將分享報(bào)告《高鎳三元正極材料的界面化學(xué)及調(diào)控策略》，詳細(xì)介紹其團(tuán)隊(duì)在高鎳材料濕空氣儲(chǔ)存不穩(wěn)定機(jī)理方面的研究進(jìn)展，以及針對(duì)此問(wèn)題提出的界面調(diào)控策略，精彩報(bào)告不容錯(cuò)過(guò)，快快報(bào)名參會(huì)吧！

報(bào)告人簡(jiǎn)介

沈炎賓，中科院蘇州納米所研究員。2006年獲哈爾濱工業(yè)大學(xué)電化學(xué)專業(yè)學(xué)士學(xué)位，2006-2010年在電池企業(yè)任電池研發(fā)工程師，2014年于丹麥奧胡斯大學(xué)化學(xué)系獲博士學(xué)位，2015-2016年在北京中科合成油技術(shù)有限公司任Research Scientist，2017年加入中科院蘇州納米所。研究方向?yàn)橄冗M(jìn)二次電池的材料與界面化學(xué)。至今在高質(zhì)量期刊發(fā)表研究論文60余篇，擁有授權(quán)發(fā)明專利10項(xiàng)，作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人主持（過(guò)）國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目和面上項(xiàng)目，以及產(chǎn)業(yè)界橫向合作項(xiàng)目共7項(xiàng)，及江蘇省雙創(chuàng)人才項(xiàng)目。

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