劉 磊，包珊珊，何 歡，孫文仙，岳 波，李峻峰,2

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鋰離子電池富鎳三元正極材料研究進(jìn)展

劉 磊1，包珊珊1，何 歡1，孫文仙3，岳 波3，李峻峰1,2

（1. 成都理工大學(xué) 材料與化學(xué)化工學(xué)院，四川 成都 610059；2. 成都理工大學(xué) 材料科學(xué)技術(shù)研究所，四川 成都 610059；3. 四川科能鋰電有限公司，四川 成都 610101）

作為鋰離子電池正極材料，富鎳三元材料Li(Ni,Co,Mn)O2（NCM）具有較高的可逆容量、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性，成為電動(dòng)汽車領(lǐng)域最具前景的鋰離子電池正極材料之一。本文在綜述三元正極材料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，總結(jié)Ni-Co-Mn比例對(duì)正極材料放電比容量、熱穩(wěn)定性和容量保持率的影響，指出當(dāng)前富鎳三元正極材料是三元正極的重要發(fā)展方向，并綜述目前富鎳三元正極材料存在的主要問(wèn)題，及其合成方法、摻雜改性與表面改性的研究進(jìn)展，最后對(duì)富鎳三元正極材料的發(fā)展前景進(jìn)行了評(píng)價(jià)和展望。

鋰離子電池；富鎳三元正極材料；綜述；合成；改性；電化學(xué)性能

自從20世紀(jì)80年代，層狀鈷酸鋰（LiCoO2）成為鋰離子電池正極材料以來(lái)，學(xué)者們又相繼提出層狀鎳酸鋰（LiNiO2）、錳酸鋰（LiMn2O4）以及橄欖石型磷酸鐵鋰（LiFePO4）等正極材料。但是隨著這些正極材料的應(yīng)用，又表現(xiàn)出諸多不足：如LiCoO2雖然性能穩(wěn)定但成本較高，且鈷元素有環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)；LiFePO4雖然循環(huán)性能和安全性較優(yōu)，但其平臺(tái)電壓較低、比容量不高且導(dǎo)電性較差；LiMn2O4雖然價(jià)格低廉，但循環(huán)穩(wěn)定性能較差；LiNiO2雖然比容量較高，但循環(huán)穩(wěn)定性也較差。研究者們?cè)谥铝τ趯?duì)上述材料改性的過(guò)程中，開發(fā)出鎳鈷錳三元鋰離子電池正極材料。三元系正極材料在3C數(shù)碼電池、電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車等應(yīng)用領(lǐng)域歷經(jīng)多年的歷練，產(chǎn)品性能不斷提高[1]。但是目前大規(guī)模商品化的三元材料依然不能很好地滿足一些高容量、高能量密度的應(yīng)用需求，尤其是當(dāng)前的動(dòng)力電池體系希望達(dá)到進(jìn)一步延長(zhǎng)續(xù)航里程的目標(biāo)，對(duì)三元正極材料提出了更高的要求[2]。

富鎳的鎳鈷錳三元材料是近年來(lái)三元正極材料的熱點(diǎn)，由于高的鎳含量可以增加材料的克容量，較少的鈷占比可使材料成本降低，少量的錳在充放電循環(huán)時(shí)起到支撐結(jié)構(gòu)的作用，因此成為未來(lái)動(dòng)力電池、大型電池、儲(chǔ)能電池的主流材料之一[3]。

在當(dāng)前鋰離子電池富鎳三元正極材料的深入研究與潛在商品化背景下，有必要對(duì)富鎳三元正極材料的結(jié)構(gòu)特性、元素比例對(duì)材料性能影響、存在的主要問(wèn)題以及制備方法和改性手段進(jìn)行總結(jié)，并在綜合分析的基礎(chǔ)上對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望。

1 三元正極材料結(jié)構(gòu)特性及分類

1.1 三元正極材料的結(jié)構(gòu)特征

同LiCoO2（LCO）的晶體結(jié)構(gòu)一樣，LiNiCoMnO2（NCM）是六方α-NaFeO2型層狀結(jié)構(gòu)材料，屬R-3m空間群，晶體結(jié)構(gòu)如圖1所示[4]。該結(jié)構(gòu)中的O2-占據(jù)八面體的6c位形成立方密堆陣列；過(guò)渡金屬離子占據(jù)3b空位形成二維交替層，與O2-共同組成MO6八面體結(jié)構(gòu)；Li+則占據(jù)剩下的3a空位，該位置位于八面體層之間，因此Li+可以在層間可逆地嵌入和脫出[5]。三元正極材料擁有高電壓的氧化還原對(duì)且結(jié)構(gòu)緊湊，因此具有較高的電勢(shì)和比能量。

圖1 層狀材料的晶體結(jié)構(gòu)[4]

1.2 三元正極材料的分類

三元材料隨著Ni-Co-Mn三種元素的比例變化，衍生出兩大類：一類是Ni:Mn等量型，第二類是Ni:Mn不等量型。

Ni:Mn等量型中典型代表如：LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2（111型）與LiNi0.4Co0.2Mn0.4O2（424型）。在此類材料中，Ni主要為+2價(jià)，Co為+3價(jià)，Mn為+4價(jià)。在充放電過(guò)程中，+4價(jià)的Mn不變價(jià)，在材料中起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用，+2價(jià)的Ni變?yōu)?4價(jià)，失去兩個(gè)電子，使得材料有著高的比容量。

Ni:Mn不等量型通常也稱為富鎳型，目前主要代表有LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（523型）、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2（622型）、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（811型）和LiNi0.8Co0.15Al0.05O2（NCA型）。富鎳型三元材料在電壓平臺(tái)低于4.4 V（相對(duì)于Li-+/Li）時(shí)，一般認(rèn)為主要是Ni為+2/+3價(jià)參與氧化還原反應(yīng)，化合價(jià)升高到+4價(jià)。當(dāng)電壓高于4.4 V時(shí)，Co3+參與反應(yīng)變?yōu)?4價(jià)，Mn4+不參加反應(yīng)起穩(wěn)定結(jié)構(gòu)作用。

2 Ni-Co-Mn比例對(duì)三元正極材料的影響

2.1 Ni-Co-Mn不同比例的三元正極

Ni是材料的主要活性物質(zhì)之一，對(duì)容量有著重要的影響；Co也是活性物質(zhì)，既能穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)，又能減小陽(yáng)離子混排，便于材料深度放電，從而提高材料的放電容量；Mn4+不同于Mn3+，呈電化學(xué)惰性，但在三元材料中起穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的重要作用。

不同比例Ni-Co-Mn（NCM）材料的優(yōu)勢(shì)不同，可以根據(jù)具體的應(yīng)用要求加以選擇，NCM材料的發(fā)展現(xiàn)狀和研究熱點(diǎn)如圖2所示。在該三元相圖中，三個(gè)頂點(diǎn)分別表示三種元素以及其對(duì)應(yīng)特性：Ni表現(xiàn)高的容量，低的安全性；Co表現(xiàn)高成本，高穩(wěn)定性；Mn表現(xiàn)高安全性、低成本。因此三元材料111、424和523屬于高穩(wěn)定區(qū)，514屬于低成本區(qū)，622和811屬于高能量密度區(qū)。

圖2 NCM材料發(fā)展圖解[6]

目前三元材料111、424、523已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，高壓尖晶石型與高能量密度型NCM也在實(shí)驗(yàn)探索。由此可見，目前產(chǎn)業(yè)化的NCM材料都是屬于貧鎳系，但貧鎳材料的容量偏低，因此NCM未來(lái)的發(fā)展方向還是趨向于富鎳體系[7]，如622、811和NCA等。然而，富鎳材料的合成工藝、熱穩(wěn)定性和安全性等還存在問(wèn)題，所以尚未大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

2.2 金屬陽(yáng)離子比例對(duì)電化學(xué)性能的影響

Noh等[8]為確定Li[NiCoMn]O2（=1/3, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8和0.85）的最佳組成，研究了電化學(xué)和熱性質(zhì)作為Ni含量的函數(shù)，發(fā)現(xiàn)電化學(xué)性質(zhì)和安全性主要取決于微觀結(jié)構(gòu)（顆粒形態(tài)和體積結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性）和物理化學(xué)性質(zhì)（Li+擴(kuò)散系數(shù)、電子傳導(dǎo)率、體積膨脹率和化學(xué)穩(wěn)定性）的影響。通過(guò)提高Li[NiCoMn]O2電極中的Ni的相對(duì)含量，放電容量增加，熱穩(wěn)定性和容量保持率幾乎線性下降，如圖3中的斜率的變化所示，不同組分三元材料放電比容量、熱穩(wěn)定性和容量保持率的關(guān)系，隨著Ni含量的增加，比容量由160 mAh·g–1增加到接近210 mAh·g–1，但熱穩(wěn)定性以更快的速率劣化，使得放電容量增加所帶來(lái)的好處由于電池安全性的同時(shí)惡化而迅速被否定。

圖3 不同組分三元材料放電比容量、熱穩(wěn)定性和容量保持率的關(guān)系[8]

在低電壓平臺(tái)上時(shí)，Ni含量越高，其可逆容量也越高，但是也帶來(lái)諸多問(wèn)題，最主要的是Ni2+與Li+的混排，從而造成鋰的析出，再結(jié)合電中性原則，材料中必有一部分鎳會(huì)以Ni3+的形式存在，而多余的Li在材料表面易形成碳酸鋰、氫氧化鋰等鋰的可溶性鹽，使得材料的pH值較高而呈堿性，在勻漿過(guò)程中很容易形成果凍狀，從而影響涂布。Co能顯著增加材料的電導(dǎo)率，降低陽(yáng)離子混排，穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，降低阻抗，對(duì)充放電倍率也有益[9]，Mn能降低材料成本，提高材料安全與穩(wěn)定性，但是過(guò)多的話容易出現(xiàn)尖晶石相而破壞層狀結(jié)構(gòu)，使容量降低。因此，未來(lái)可繼續(xù)通過(guò)對(duì)調(diào)節(jié)元素比例的研究，以此來(lái)滿足對(duì)電池材料的不同要求。

3 富鎳三元正極材料目前的主要問(wèn)題

3.1 Ni增加使循環(huán)性能變差

Noh等[8]研究了鎳鈷錳不同比例三元正極材料的電化學(xué)性能，如圖4所示。圖4(a)顯示在循環(huán)過(guò)程中，低鎳系材料氧化還原峰非常穩(wěn)定，而隨著Ni含量的增加氧化還原峰極化增大，對(duì)811系材料循環(huán)100次，其在3.62 V的氧化峰已經(jīng)移向3.76 V，圖4(b)微分容量-電壓曲線結(jié)果揭示了是由H2向H3結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變導(dǎo)致體積收縮，這是造成容量衰減的主要原因之一[10]。此外，當(dāng)Ni含量增加時(shí)，隨著循環(huán)的進(jìn)行放電電壓降低，說(shuō)明在三元正極材料中存在Ni含量增加內(nèi)阻也增加的趨勢(shì)。

圖4 Li/Li[NixCoyMnz]O2首次充放電曲線(a)和x=0.8的微分容量-電壓曲線(b)[20 mA·g–1, 25 ℃，3~4.3 V][8]

3.2 Ni增加使熱穩(wěn)定性變差

Noh等[8]還將電池充電到4.3 V做DSC實(shí)驗(yàn)（圖5），結(jié)果顯示隨著三元材料中Ni含量的增加熱分解溫度降低，放熱量增加，即材料熱穩(wěn)定性變差。此外，對(duì)于富鎳三元正極材料，由于在相同電位下脫出的Li要高于低鎳三元正極材料，Ni4+含量高，Ni4+有很強(qiáng)的還原傾向，容易發(fā)生Ni4+—Ni3+的反應(yīng)，從而氧化電解液。為了保持電荷平衡，材料中會(huì)釋放出氧氣，破壞晶體結(jié)構(gòu)，從而使材料的穩(wěn)定性變差。

圖5 Li1–δ[NixCoyMnz]O2材料DSC結(jié)果[8]

3.3 充放電過(guò)程中表面反應(yīng)不均勻

富鎳三元材料在循環(huán)過(guò)程中表現(xiàn)出快速的容量衰減、阻抗迅速上升以及熱穩(wěn)定性變差等問(wèn)題的重要原因是由于正極材料充放電過(guò)程中表面反應(yīng)不均勻造成的。Hwang等[11]通過(guò)透射電鏡分析表征發(fā)現(xiàn)，充電時(shí)在NCA表面晶體的電子結(jié)構(gòu)是不均勻的，如圖6，揭示了富鎳體系快速衰減原因，主要由于表面生成了具有不可逆相變的類NiO相。Nam等[12]也通過(guò)使用XRD、原位TEM和第一原理計(jì)算研究了LiNi0.8Co0.15Al0.05O2陰極材料在過(guò)充期間的結(jié)構(gòu)變化，結(jié)果表明過(guò)充電的LiNi0.8Co0.15Al0.05O2（<0.15）顆粒的表面由菱面體核、尖晶石殼和巖鹽結(jié)構(gòu)組成，在過(guò)充情況下，因于氧氣的釋放，不可逆巖鹽型結(jié)構(gòu)在表面上迅速增加，是造成容量迅速衰減的主要原因之一。

圖6 NCA在充電過(guò)程中結(jié)構(gòu)變化示意圖[11]

3.4 富鎳三元的安全性隱患

對(duì)于NCA和富鎳三元材料來(lái)說(shuō)，由于存在大比例的Ni2+，導(dǎo)致材料呈氧化性，進(jìn)而電極材料可以緩慢地分解液體電解質(zhì)，這是電池脹氣的主要原因之一[13]，給實(shí)際使用帶來(lái)安全隱患[14-18]。雖然目前有通過(guò)Al摻雜提高一些電化學(xué)性質(zhì)的報(bào)道，但并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性解決安全問(wèn)題。特別地，Zaghib等[19]根據(jù)示差掃描量熱法（DSC）的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)LiNi0.8Co0.15Al0.05O2在200~250℃具有非常大焓（941 J·g–1）的放熱反應(yīng)，該材料比其他結(jié)構(gòu)的陰極材料如尖晶石和橄欖石型的放熱反應(yīng)開始早得多，所以判斷它是不安全的。

4 富鎳三元正極材料的合成與改性研究進(jìn)展

4.1 合成方法

目前合成富鎳三元材料的主流方法是首先采用共沉淀方法合成三元前驅(qū)體，然后加入鋰鹽采用高溫固相法合成最終產(chǎn)品。也有其他合成方法報(bào)道，如溶膠-凝膠[20-22]、噴霧干燥[23-24]、靜電紡絲[25]、熱聚合法、模板法、微波法和水熱法[26-27]等。

化學(xué)共沉淀法[28]一般是向原料中添加適當(dāng)?shù)某恋韯┡c絡(luò)合劑，使溶液中已經(jīng)混合均勻的各組分按化學(xué)計(jì)量比共同沉淀下來(lái)，再把它煅燒分解制備出目標(biāo)產(chǎn)品。Zheng等[29]通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)的共沉淀方法，采用超聲共沉淀技術(shù)制備LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2，成品有很好的層狀結(jié)構(gòu)和低的陽(yáng)離子混排程度，在1C條件下循環(huán)100次，結(jié)果顯示電池的循環(huán)性能相比于傳統(tǒng)方法從72.1%提高到84.3%。Sun等[30]采用改進(jìn)的共沉淀法制備出濃度梯度Li(Ni0.86Co0.10Mn0.04)O2正極材料，材料顆粒從核心到表層，Ni的含量逐漸下降而Mn、Co的含量逐漸上升，該材料在3~4.4 V電壓平臺(tái)下，首次放電比容量達(dá)209 mAh·g–1，在55 ℃、0.2C循環(huán)100次后容量保持率為86%。

溶膠-凝膠法是為解決高溫固相反應(yīng)法中反應(yīng)物之間擴(kuò)散慢和組成均勻性問(wèn)題而發(fā)展起來(lái)的一種軟化學(xué)方法[31-32]。Lee等[33]采用溶膠-凝膠法，以檸檬酸做輔劑，把乙酸鋰、乙酸鎳、乙酸鈷、乙酸錳配制成50 mL混合陽(yáng)離子溶液，再加到50 mL檸檬酸溶液中，持續(xù)攪拌直至形成溶膠，再經(jīng)干燥、燒結(jié)處理，最后得到粒徑分布均勻、離子混排程度較低的LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2三元材料。

在高溫固相合成中，由于陽(yáng)離子混排現(xiàn)象在高溫時(shí)更加明顯，所以在煅燒結(jié)束時(shí)減慢降溫的速率并且持續(xù)通氧氣，控制氧分壓，可以有效抑制陽(yáng)離子的混排。

4.2 摻雜元素改性

摻雜改性一般是通過(guò)改變材料的晶格常數(shù)或材料中部分元素的價(jià)態(tài)來(lái)提高材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高材料的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率，降低陽(yáng)離子混排，使電池的輸出功率密度增加。目前，對(duì)富鎳三元材料研究最多的摻雜有陽(yáng)離子摻雜（Al[34]、Mg[35]、Ti、Zr[36]、Mo[37]、Cr[38]）、陰離子摻雜（F[39-40]）和陰陽(yáng)離子共摻雜（AlF3[41]、MgF2[42]）。

陽(yáng)離子Al、Mg等摻雜不僅可以抑制鋰鎳混排現(xiàn)象，還可以抑制充放電過(guò)程的相轉(zhuǎn)變，改善循環(huán)穩(wěn)定性。采用不等價(jià)陽(yáng)離子摻雜時(shí)，會(huì)導(dǎo)致三元材料中過(guò)渡金屬離子價(jià)態(tài)的升高或降低，產(chǎn)生空穴或電子，改變材料能帶結(jié)構(gòu)，從而提高其本征電子電導(dǎo)率。Huang等[43]合成Mg2+摻雜的LiNi0.6–xCo0.2Mn0.2MgO2(=0, 0.01, 0.03, 0.05)，他們認(rèn)為，Mg2+取代Ni2+，既減小了陽(yáng)離子混排，又增加了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，最終提高了材料的循環(huán)性能。同時(shí)隨著Mg2+摻雜量的增加，由于晶胞參數(shù)和增加，擴(kuò)大了鋰離子的擴(kuò)散通道，從而提高了電導(dǎo)率。并且Mg摻雜后的材料表面有更多的Ni3+，也穩(wěn)定了材料的價(jià)態(tài)。

陰離子F摻雜不僅可以使結(jié)構(gòu)中部分M—O鍵替換成更加穩(wěn)定的M—F鍵，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，保護(hù)電極不受電解液的侵蝕，還可以降低循環(huán)過(guò)程中界面電阻的增加，減小極化，改善循環(huán)穩(wěn)定性。此外，F(xiàn)摻雜還可以改善材料的吸水問(wèn)題，有利于材料電化學(xué)性能發(fā)揮。

由于大部分摻雜元素不具有電化學(xué)活性，摻雜后電池首充比容量隨著摻雜量的增加而略有下降，所以針對(duì)不同元素研究出高鎳三元適合的摻入量顯得尤為重要。

4.3 表面包覆

由于電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在電極/電解質(zhì)界面，富鎳三元材料的表面相變以及電解液鋰鹽與活性物質(zhì)之間的副反應(yīng)，嚴(yán)重影響循環(huán)性能，而涂層可以有效防止電極與電解液直接接觸而發(fā)生一些副反應(yīng)，如活性材料的溶解、電解液在高氧化態(tài)活性材料表面的分解等[44-46]，并能抑制SEI膜的生長(zhǎng)，加快Li＋擴(kuò)散和電子轉(zhuǎn)移，使材料具有良好的倍率性能和循環(huán)性能。所以，作為改進(jìn)三元材料電化學(xué)性能的一種有效方法，表面包覆可以提高材料的可逆比容量、循環(huán)性能、倍率性能以及熱性能等。常見的包覆物有金屬氧化物（TiO2[47]、V2O5[48]、Al2O3、ZnO、CeO2、ZrO、B2O3等）、磷酸鹽（Ni3(PO4)2[49]、SnPO4、Mn3(PO4)2、Li3PO4等）、氟化物（LiF、AlF3等）、電解質(zhì)鋰鹽（硅酸鋰[50]、鈦酸鋰[51]、釩酸鋰等）。其中電解質(zhì)鋰鹽不僅可以有效地促進(jìn)在電極材料表面上形成高質(zhì)量的表面膜，抑制電解液的氧化分解，而且還可以進(jìn)行鋰的補(bǔ)償。

包覆改性的時(shí)機(jī)主要有在前驅(qū)體階段的液相包覆以及高溫合成階段的固相包覆。常用方法包括溶膠凝膠法、水熱法、高溫固相法和化學(xué)氣相沉積法等[52]。Liu等[53]用普通的溶解法，讓質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的Li2Si2O5均勻地包覆在LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2上，包覆后的材料有4.5 V的截止電壓，在5C電流密度下循環(huán)200次，容量保持率為67%；在0.1C和10C的電流密度下，放電比容量能達(dá)到213.9 mAh·g–1與121.6 mAh·g–1。

表1 富鎳三元材料表面包覆及其電化學(xué)性能

Tab.1 High nickel ternary material surface coating and its electrochemical properties

5 結(jié)束語(yǔ)

富鎳體系的三元材料具有容量高、價(jià)格低等優(yōu)勢(shì)，是目前三元正極材料的重要發(fā)展方向。但是富鎳體系的三元材料存在陽(yáng)離子混排、不可逆相變等問(wèn)題，且其循環(huán)穩(wěn)定性和安全性尚需進(jìn)一步提升。目前，主要通過(guò)優(yōu)化合成方法，適當(dāng)引入摻雜元素及合理進(jìn)行表面修飾、控制濃度梯度成分等途徑來(lái)改善富鎳三元正極材料的電化學(xué)性能。

為了進(jìn)一步優(yōu)化富鎳三元正極材料性能并實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，該材料應(yīng)著重于以下幾點(diǎn)發(fā)展：（1）針對(duì)富鎳三元正極材料的循環(huán)性能、熱穩(wěn)定性、表面反應(yīng)、安全性等不足，利用摻雜、包覆、納米化等方法進(jìn)行改性，進(jìn)一步提升其電化學(xué)性能，并提高安全性能；（2）由于富鎳材料合成時(shí)陽(yáng)離子混排現(xiàn)象明顯，且煅燒氣氛要求較高，優(yōu)化在工業(yè)化生產(chǎn)中該類材料的合成工藝及參數(shù)控制尤為重要；（3）由于富鎳材料的pH高，與目前的電解液匹配性和相容性不夠好，研究與之相匹配的電解液，不僅可以抑制過(guò)渡金屬離子溶解，而且可以減緩電解液與正極材料發(fā)生副反應(yīng)，提高穩(wěn)定性與安全性。

基于富鎳三元材料的高比容量與低成本優(yōu)勢(shì)，隨著技術(shù)不斷發(fā)展，富鎳三元正極材料有望成為主流商業(yè)化鋰離子正極材料，尤其有望成為電動(dòng)汽車電池的主流正極材料。

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（編輯：陳豐）

Research progress of Ni-rich ternary cathode materials for lithium ion batteries

LIU Lei1, BAO Shanshan1, HE Huan1, SUN Wenxian3, YUE Bo3, LI Junfeng1,2

(1. College of Materials, Chemistry & Chemical Engineering, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China; 2. Institute of Material Science and Technology, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China; 3. Sichuan Keneng Lithium Battery Co., Ltd, Chengdu 610101, China)

As a cathode material of lithium ion battery, high nickel ternary materials Li(Ni,Co,Mn)O2(NCM) have advantages of high reversible capacity, structural stability, thermal stability and relatively low cost, so they are becoming one of the most promising lithium ion battery cathode material in electric vehicles. In this paper, the structure of the high-nickel ternary cathode material is reviewed, and the effects of Ni-Co-Mn ratio on the discharge capacity, thermal stability and capacity retention rate are summarized. The current nickel-rich ternary cathode material is an important development direction of ternary cathode materials. The main problems of the nickel-rich ternary cathode materials are pointed out, and the synthesis methods, electrochemical performances, doping-modification and surface-modification of the high nickel ternary materials are reviewed. Finally their application prospects are evaluated and prospected.

lithium-ion batteries; nickel-rich ternarycathode materials; review; synthesis; modification;electrochemical performance

10.14106/j.cnki.1001-2028.2017.12.011

TM912.9

A

1001-2028（2017）12-0058-08

2017-10-13

李峻峰

四川省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（No. 2015GZ0054）；四川省國(guó)資委高校科技成果轉(zhuǎn)化專項(xiàng)（No. 2015-275）

李峻峰（1976－），男，四川會(huì)理人，副教授，博士，主要從事功能材料研究，E-mail: lijunfeng@cdut.cn；

劉磊（1994－），男，四川成都人，研究生，主要研究鋰離子電池正極材料研究，E-mail: 18381336930@163.com 。

2017-11-30 14:13

網(wǎng)絡(luò)出版地址： http://kns.cnki.net/kcms/detail/51.1241.TN.20171130.1413.011.html