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三元正极材料/镍钴锰酸锂 |
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三元材料由于具有高电压窗口，受到了越来越多的关注与研究。然而，由于目前商业用的碳酸酯基电解液电化学稳定窗口低，高压正极材料至今仍未产业化。
当电池电压达到4.5 (vs.Li/Li+)左右时电解液便开始发生剧烈的氧化分解，导致电池的嵌脱锂反应无法正常进行。通过开发和应用新型的高压电解液体系或者高压成膜添加剂来提高电极/电解液界面的稳定性是研发高电压型电解液的有效途径
三元正极材料性能取决于制备方法，采用共沉淀法制备，通过表面活性剂、超声振动和机械搅拌协同作用，后将制备的片状前驱体与碳酸锂通过高温退火，生长成三元层状结构，是目前采用的一种新型的三元正极材料合成工艺。
发现使用OA和PVP作为表面活性剂能制备出形貌的正六边形纳米片状正极材料前驱体，且所得纳米片的粒度分布较均匀，尺寸为 400nm 左右，表面活性剂对前驱体有很好的控形作用，组装的电池在 1C 的放电倍率下的放电比容量为 157.093 m Ah·g-1，在 1C、2C、5C 和 10C 的放电倍率下各循环 50 次后容量保持率大于 92%，体现出良好的电化学性能。
苏玉长等人将锂源与计量比的前驱体混合后置于微波炉中，抽真空并通入氧气，通过控制微波功率以实现不同速率的升温，加热到750℃后烧结20 min，自然冷却至室温得到正极材料。
利用XRD、SEM和充放电等手段，对合成材料的结构、微观形貌和电化学性能进行了表征。实验结果表明，在1300 W 的输出功率的微波中合成的正极材料，在0.2C充放电条件下，放电比容量高达185.2m Ah / g，库伦效率为84%，循环30次后保持92.3%的容量（2.8～4.3 V），表现出了良好的电化学性能和应用潜力
采用传统的高温煅烧法制备三元正极材料时，需要的合成温度高、煅烧时间长，能量损失大。
研究发现，在低温等离子体环境中，各反应物的化学活性高，化学反应速度快，可以实现三元正极材料的快速制备。将镍钴锰的氧化物与碳酸锂混合均匀，然后在放入等离子体发生装置中，在通入氧气的条件下，600℃反应20~60 分钟得到三元正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2。
整个生产线由废旧电池循环再造的镍、钴、锰配成溶液，添加合成剂，经过一系列工序，就变成了镍钴锰三元动力锂电池正极材料。自2014年10月投产以来已实现产值近2亿元，预计未来可实现产值5至6亿元。
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