来源：
电池技术TOP+
当前三元正极材料主要有三大发展趋势：
单晶化、高电压化、高镍化。
发展单晶主要是为了提高电池的循环寿命，高镍和高电压主要是为了提高能量密度
。
各技术方向交叉发展，比如
高镍单晶
，代表性企业容百科技等
从电子结构来看，钴（Co）的eg轨道为空轨道，t2g轨道与氧（O）的2p轨道有较大重叠，深度脱锂时容易析氧，出现结构塌陷。此外钴的t2g轨道与氧的2p轨道形成π键，作用力较弱，电子易转移。
镍（Ni）的eg轨道与氧的2p轨道重叠非常小，因此理论上镍的eg轨道上电子可以完全失去，镍酸锂的有效容量更高。对于锰，当镍含量超过锰时，锰会转变为4价形态存在，非常稳定。
一般而言，
在NCM体系中，钴含量越高，倍率性能越好
；
镍含量越高，克容量越高
；
锰含量越高，结构越稳定
。一般8系三元的克容量可以做到超过200mAh/g。
与中低镍材料相比，三元高镍材料的钴含量逐步减少，但是在导电性、锂离子扩散性能等方面，也可以做的很好
。电导率方面：NCM523为4.9×10
-7
s/cm，811可以做到1.7×10
-5
s/cm。 锂离子扩散系数：5系可以做到10
-10
级别，8系可以做到10
-8
级别。
与普通三元相比，高镍三元材料性能更活泼，在应用中也带来许多新的挑战。
（1）随着镍含量上升，三元正极材料
热稳定性下降
。
（2）
循环寿命下降
。同样的电解液配方体系等，高镍三元循环性能可能会衰减的更快。
（3）高镍材料在制备与存储过程中，更容易与空气中的水和CO2反应，生产LiOH和Li2CO3。进一步影响：正极浆料粘度大，
涂布不均匀；与电解液反应；正极电阻增加
等。
高镍中的镍主要以三价形态存在。镍从镍盐到前驱体，都是以二价形态存在。在三元NCM材料中，当锰的含量较高时，Ni3++Mn3+→Ni2++Mn4+，大部分镍是以2价形式存在（LiNi0.5Mn0.5O2）。但是在高镍材料中，镍主要以三价存在（ LiNiO2 ）。
（2）碳酸锂高温烧结会分解产生CO2，影响二价镍氧化。
（3）锂源换成氢氧化锂后对设备腐蚀大。高镍材料，镍含量越高，适宜的烧结温度越低。
高镍三元正极的主要制备流程和普通三元一样，
上游的前驱体制备，然后混料、烧结、破碎、表面处理等
。高镍三元制备中，前
驱体共沉淀时需要碱性更强，锂源一般用氢氧化锂，烧结温度更低，烧结气氛氧气，烧结完以后需要水洗和表面包覆等
。
与高电压化趋势相同，在高镍材料体系中，采用单晶颗粒，也非常具有潜力。
（2）可以
提高安全性
。当锂电池过充时，在晶界处会大量产生氧气。采用单晶可以减少产氧，提高安全性。
无论是高电压方向，还是高镍方向，主要目标都是为了提高正极材料的克容量。若将两者结合，理论上正极材料的克容量可以达到更高的水平，但是在实际应用中可能面临更大的挑战。
高镍高电压更难实现。高镍三元材料在高电压体系下，不仅仅只是晶体结构的表面性能发生恶化，甚至晶体内部的结构也会发生恶化。
关注公众号，点击公众号主页右上角“ · · · ”，设置星标，实时关注原材料最新资讯
【免责声明】文章为作者独立观点，不代表旺材钴锂镍立场。如因作品内容、版权等存在问题，请于本文刊发30日内联系旺材钴锂镍进行删除或洽谈版权使用事宜。邮箱。电话：17721578037
