PH值對高鎳三元材料的影響？

我們都知道，高鎳三元材料是現在高能量密度動力電池應用重點方向之一，可是高鎳三元材料有什么問題呢？這其中一個最重要的原因就是材料堿性大，漿料吸水后極容易造成果凍。對其生產環境和工藝控制能力的要求十分嚴格，我們很難達到表準。降低表面殘堿含量對于三元材料在電池里的應用具有重要的應用價值。

高PH值的來源是什么？這是因為三元材料合成過程中，鋰鹽不可避免要過量，多余的鋰鹽在高溫環境中，煅燒后的產物主要是鋰的氧化物，與空氣中的H2O和CO2反應再次生成LiOH和Li2CO3，殘留在三元材料表面，使材料的pH值比較高。

此外，在高鎳體系中，由于化合價要保持平衡，使材料中有一部分鎳以3+的形式存在，而多余的鋰在材料表面易形成LiOH和Li2CO3，鎳含量越高則表面含堿量越大，在勻漿和涂布過程中越容易吸收水分造成漿料形成果凍狀。

同時,值得注意的是殘留的鋰鹽不僅會造成電化學活性較大,而且因碳酸鋰等在高壓下分解導致電池充放電過程中電池的產氣現象。

如何降低三元材料的PH？

一般工業生產，從生產源頭來控制三元材料前驅體的PH和生產環境，降低鋰鹽比例，控制燒結制度，讓鋰能快速擴散到晶體內部。對三元材料進行水洗，然后二次燒結降低表面殘堿含量，但相應的會損失一部分電性能。表面包覆也是降低三元材料表面殘堿含量的有效方法。

三元材料改性方法？

用金屬氧化物(如Al2O3，TiO2，ZnO，ZrO2等)包覆三元材料表面，使材料與電解液機械分開，減少材料與電解液副反應，進一步抑制金屬離子的溶解。Al2O3，TiO2，ZnO和ZrO2氧化物的包覆能阻止充放電過程中阻抗變大，提高電池的循環性能，其中ZrO2的包覆造成的材料表面阻抗增大幅度最小，而Al2O3的包覆并不會降低初始放電容量。

如何提高三元材料的安全性？

三元鋰電池特別是111體系以上的三元電池安全性一直困擾著電池界，從16年初開始的動力電池路線選擇壓制三元電池，以及年末對三元電池的解禁。這些都和今后動力電池使用哪個材料體系更加安全息息相關。尤其今年夏天，不少新能源汽車著火，更引起業界的關注。

而且隨著NCM三元電池能量密度的不斷提高，材料的熱穩定性會越來越差。下圖表述的是隨著鎳含量的升高材料的分解溫度逐漸下降。

如何提高三元材料的安全性？簡單總結一下比較重要的的幾個方面。

一、從三元材料的本身特性來進行改性：

進行陶瓷氧化鋁的包覆，Al2O3可以形成Al-O-F和Al-F層從而消耗電池體系中的HF，使電池的充電電壓可以提高到4.5V；

控制三元材料鎳的含量在合理的范圍(811當然比622更不穩定)；

進行摻雜其它金屬元素(Al、Mg、Ti、Zr)這些適當的摻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。

二、在和電池體系中其它材料的配合上進行研究：

在電解液中加入高沸點和閃點的阻燃添加劑，常見的有機磷、氟代磷酸酯等系列；

陶瓷隔離膜的選擇，可以考慮進一步提高隔膜基材和涂層的厚度，使用新型的耐高溫收縮率低的無紡布材料等。

三、常見的還有不同正極材料的混合使用，達到優勢互補的效果，比如三元材料混合錳酸鋰改善電池的安全性。