習慣上，我們所說的三元材（cái）料一般是指鎳鈷（gǔ）錳酸鋰NCM正極材料(實（shí）際上也有負極三（sān）元材料)，Ni、Co、Mn三種金屬元（yuán）素可以按照不同的配比（bǐ）得出不同種類的三元（yuán）材料。

通式為LiNi1-x-yCoxMnyO2，常見的配比（bǐ）有111,424,523,622,811，大家注意以上比例的排序是N:C:M，中國和國外的叫法不一樣。此外還要注意的（de）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（cái）料算是二元高Ni材料，不能列在三元材料裏麵。

三元材料的合成方法對比（bǐ）

化學共沉澱（diàn）法,又分為直接化學共沉澱法（fǎ）和間接化學共沉（chén）澱法。一般是把化學原料（liào）以溶液（yè）狀態混合，並向溶（róng）液中加入適當的沉澱劑，使（shǐ）溶液中已經混合（hé）均勻的各個組分按化學計量比共沉澱出（chū）來，或者在溶液中先（xiān）反應沉澱出一種中間產物，再把它煆燒分解製備出微細粉料。

直接化學（xué）共沉澱法是將Li、Ni、Co、Mn鹽同時共（gòng）沉澱，過（guò）濾洗滌幹燥後再進行高溫焙燒。間（jiān）接化學共沉澱（diàn）法是（shì）先合（hé）成Ni、Co、Mn三元混合共沉澱，過濾洗滌幹燥後與鋰鹽混合燒結；或者在（zài）生成Ni、Co、Mn三元混（hún）合共沉澱後不（bú）經過過濾而是將包含鋰鹽（yán）和混合共沉澱的溶液蒸發或冷凍幹燥，然後再對幹燥物進行高溫焙燒。

與傳（chuán）統的固相合成技術相比，采用共沉澱方法可以使材料達到分子或原子線（xiàn）度化學計量比混合，易得到粒徑小、混合均勻的前驅體（tǐ），而且煆燒的溫度較（jiào）低，合（hé）成產物組分均勻，重現性好，條（tiáo）件容易控製，操作簡單，商業化生產采用此方法。此外還有其（qí）他的方法（fǎ）如固相合成法，溶膠-凝膠法等。

三種元素的作（zuò）用和優缺（quē）點（diǎn）

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，降低阻抗值，提高電導（dǎo）率，提（tí）高循環和倍率性（xìng）能。

引入2+Ni：可提高材料的容量(提高材料的體積能量密度)，而（ér）由（yóu）於Li和Ni相似的半徑，過多的Ni也會因為與Li發生位錯現象導致鋰鎳混排，鋰層中鎳離子濃度越大，鋰在層狀結構中的脫嵌越難，導致電（diàn）化學性能變差。

圖中(b)給出了Ni和（hé）Li的混排示意圖

引入（rù）4+Mn：不僅可以降低材料成本，而且還可以提高材料的安全性和穩定性。但過高的Mn含量會容易（yì）出（chū）現尖晶石（shí）相而破壞層狀結構, 使容量降（jiàng）低（dī），循環（huán）衰減。

三元材料高PH影響？

我們都知道，高Ni三元（yuán）材料是未來高能量密度動力電池應用方向，可是（shì）為何一直用不好呢？這其中一個（gè）最（zuì）重要（yào）的原因就是材料堿性大，漿料（liào）吸水後極容易造（zào）成果凍。其對生產環境和工藝控製（zhì）能力的（de）要求，我（wǒ）們（men）壓根就用不（bú）好（hǎo）。降低表麵殘堿含（hán）量對於三元材料在電（diàn）池裏（lǐ）的應用具有非常重要的意（yì）義。

高Ph來自於哪裏？這是因為三元材料合成中鋰鹽過量，多餘的（de）鋰（lǐ）鹽在高溫煆燒後的產物主要是Li的氧化物（wù），與空氣中的H2O和CO2反應再次（cì）生成LiOH和Li2CO3，殘留在材料表麵，使材料的pH 值較（jiào）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（duō）餘的Li 在材料表麵易形成LiOH和Li2CO3，Ni含量越高表麵（miàn）含堿量越大，勻漿和塗布過程中越容易吸水造成漿料果（guǒ）凍狀。

同時, 需要注意的是這些殘留的鋰鹽不僅電（diàn）化學活性較大, 而且因（yīn）碳酸鋰等在高壓下分解導致電池充放電（diàn）過程中（zhōng）電（diàn）池的產氣現象。

如何（hé）降低三元材料的（de）PH？

一般從源頭來控製（zhì）前（qián）驅體的PH和生產環境，降低鋰鹽比（bǐ）例，調整燒結製度，讓鋰能快速擴散到晶體內（nèi）部。對材料（liào）水洗（xǐ），然後二次燒（shāo）結降低（dī）表麵殘堿含量，但相應的會損失一部分電性能。表麵包覆也是降低三元材料表麵殘堿含量的有效方（fāng）法。

三元材料改（gǎi）性（xìng）方法？

用金屬氧化物(Al2O3，TiO2，ZnO，ZrO2等)修（xiū）飾三元材料表麵，使材料與電解液機械分開（kāi），減少材料與（yǔ）電解（jiě）液副反應（yīng），抑製金屬離子（zǐ）的溶解，ZrO2、TiO2和Al2O3氧化物的包覆能阻止充放電過程中阻抗變大（dà），提高材料的循（xún）環（huán）性能，其中 ZrO2的（de）包覆引發材料表麵阻抗增大幅度最小，Al2O3的包覆不會降（jiàng）低初始放電容量。

如何提高三元材料的安全性（xìng）？

三元電池特別是111體係（xì）以（yǐ）上的（de）三元電池安全性一直困擾著業界（jiè），從（cóng）去年年初開始的動力電池路線（xiàn）選擇壓製三元電池，以及（jí）年末對三元電池的解禁。這些都（dōu）和今後動力（lì）電池使用哪個材料體係更加（jiā）安全（quán）息息（xī）相關（guān）。

而且隨著NCM能量密度的（de）不斷提高，材料的（de）熱穩定性會越來越差（chà）。下圖表述的是隨著（zhe）Ni含量的升高材料的分解溫（wēn）度逐漸下降。

如何提高三元材料的（de）安全性？簡單說幾（jǐ）點比較重要（yào）的。首先從三元材料本身來講：

①、進行陶瓷氧（yǎng）化（huà）鋁的包覆，Al2O3通過形（xíng）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（de）含量在合理的（de）範圍(811當然比622更不穩定)；

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

其次，在和電池（chí）體係中其他材料（liào）的配合上也要下（xià）功夫（fū）研究（jiū）：

①、電解液中加入高沸（fèi）點和閃點的阻燃添加劑，常見的有有機磷，氟代磷酸酯係列；

②、陶瓷隔離膜的選擇，提高隔膜基（jī）材和塗層的厚度，使（shǐ）用新型（xíng）的耐（nài）高（gāo）溫 收縮率低的無紡布材料等。

此外，常見的還有不同正極材料的（de）混合使用，達到優勢互補的效果，比如三（sān）元混合錳酸鋰改善電池的安全性。個人認為，國（guó）內短期內可以規模化應用的三元材料為622體係，更高的體係甚至NCA用到動力電池體係以（yǐ）國內現有的技術水平很難駕馭（yù）。