三元正极材料：镍钴锰铝如何构建电池 “能量密码”？_有色金属行业要闻_长江金属资讯

三元正极材料：镍钴锰铝如何构建电池 “能量密码”？

2025-01-16 来源：长江有色金属网发布人: rlc666

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摘要：三元材料镍钴锰铝

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三元正极材料主要是指镍钴锰酸锂（NCM）或镍钴铝酸锂（NCA），其中镍（Ni）、钴（Co）、锰（Mn）或铝（Al）三种元素发挥着不同的关键作用：
镍（Ni）
提升容量：镍是提高电池能量密度的关键元素。随着镍含量的增加，正极材料的可逆比容量会显著提高。例如，在 NCM 材料中，高镍含量（如 NCM811，镍含量约为 80%）能够使电池的能量密度得到大幅提升，这对于延长电动汽车的续航里程至关重要。因为更高的能量密度意味着在相同的电池体积或重量下，可以储存和释放更多的电能。
影响循环性能和稳定性：不过，镍含量的增加也会在一定程度上影响电池的循环性能和热稳定性。高镍材料在充放电过程中可能会出现结构变化和金属离子溶解等问题，从而导致电池容量的衰减加快。因此，需要通过优化材料结构和电池管理系统等措施来平衡镍带来的高能量密度和潜在的稳定性问题。
钴（Co）
稳定材料结构：钴在三元正极材料中起到稳定材料层状结构的重要作用。它可以抑制正极材料在充放电过程中的相变，使得晶体结构能够保持良好的完整性。例如，在 NCM 和 NCA 材料中，钴有助于维持镍和锰（或铝）离子在晶格中的有序排列，从而保证电池在多次充放电循环后依然能够正常工作。
提高导电性：钴能够增强正极材料的电子导电性。电池的充放电过程本质上是电子和离子的传输过程，良好的导电性可以降低电池的内阻，减少极化现象，提高电池的充放电效率和倍率性能。这意味着电池能够在更短的时间内完成充电或放电，并且在高倍率放电（如电动汽车的加速过程）时也能提供稳定的电力输出。
锰（Mn）或铝（Al）
提升安全性和稳定性（锰）：在 NCM 材料中，锰主要用于提高电池的安全性和热稳定性。锰可以降低材料的成本，并且通过抑制锂镍混排来改善材料的结构稳定性。在充放电过程中，锰的存在可以减少氧气的释放，从而降低电池发生热失控的风险。例如，在一些高镍低钴的 NCM 材料体系中，锰的作用更加凸显，有助于在保证高能量密度的同时，提高电池的安全性能。
增强热稳定性（铝）：对于 NCA 材料中的铝元素，它的主要作用是增强材料的热稳定性。铝能够与镍、钴形成稳定的化学键，减少材料在高温环境下的结构坍塌和副反应的发生。这使得 NCA 材料在高温工作条件下（如电动汽车在高温环境下行驶或充电）能够保持较好的性能，减少电池性能的衰退和安全隐患。

（以上观点仅供参考，不做为入市依据）长江有色金属网

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