三元材料(NCM,、NCA)：性能可調控,，道路如何抉擇?

三元材料是與鈷酸鋰結構極為相似的鋰鎳鈷錳氧化物(LiNixCoyMn1-x-y02)的俗稱，這種材料在比能量,、循環(huán)性,、安全性和成本方面可以進行均衡和調控。鎳鈷錳三種元素的不同配置將為材料帶來不同的性能：鎳含量增加將增加材料的容量,，但會使循環(huán)性能變差;鈷的存在可使材料結構更加穩(wěn)定,，但含量過高會使容量降低;錳的存在可以降低成本并改善安全性能，但含量過高則會破壞材料的層狀結構,，因此找到三種材料的比例關系以達到綜合性能top優(yōu)化,，是三元材料研發(fā)的重點。常見配比有 NCM111,、523,、622、811 等,。NCA(LiNio.8C0015Ah0502)則是將其中的錳元素用鋁元素來替代,，一定程度上改善材料的結構穩(wěn)定性,，但其鋁含量較少，可近似看成是一種二元材料,。

   鎳含量升高對材料性質產生了怎樣的變化?

(1)鎳含量越高,，材料比容量越高。NCM811 材料比容量可達 210mAh/g,比 NCMIII 材料增加近 25%,。

(2)鎳含量越高,，材料儲存和開發(fā)難度越大。高鎳三元材料極易吸水變質,，降低容量和循環(huán)壽命,。而且一部分水還會保存在晶體中，使得電池在高溫環(huán)境中產生氣體,，造成電池脹氣,，帶來安全隱患。

(3)鎳含量越高,，三元材料熱穩(wěn)定性越差,。如 NCM111 材料在 300C 左右發(fā)生分解，而 NCM811 在 220℃左右即分解,。

(4)鎳含量升高會帶來電解液匹配問題,。高鎳材料表面由于吸水變質產生的 LiOH 等物質會與電解液反應，造成容量衰減和安全問題,。因此對高鎳材料的改性技術是重要的發(fā)展方向,。改性技術包括摻雜其他元素、表面包覆等,，如用導電高分子或者無機材料在顆粒表面進行納米包覆,，可提高循環(huán)使用壽命，提高高溫性能和安全性,。

未來路線是 NCM811 還是 NCA?

二者均為高鎳三元材料,，性能比較接近，但存在以下幾點不同：

(1)NCM811 中鈷含量為 0.1,，NCA 中鈷含量為 0.15,，這使得受鈷高昂價袼的影響，NCA 原料成本稍高;

(2)以鋁代替錳,，可以增強材料的穩(wěn)定性,，提高材料的循環(huán)性能,，但是在制作過程中，由于鋁為兩性金屬,，不易沉淀,，因此 NCA 材料制作工藝上存在比 NCM811 更高的壁壘;

(3)電池制造上，NCA 對濕度等條件要求更加苛刻,，電池生產存在技術門檻,。在目前看來,，兩種思路都是可行的,，未來哪種材料的技術難關提前被克服而實現(xiàn)大規(guī)模量產，哪種材料便能迅速占領市場,。