三元材料“高鎳”進程加速 安全性仍在持續解決中
三元電池材料，是指由三種電極材料共融而成的復合電極材料，理論上兼具每種電極材料的特性和優勢。
鎳鈷錳酸鋰（LiNixCoyMn1-x-yO2）是目前最主流的三元電池材料，也被認為是未來的發展趨勢。其以鈷鹽、錳鹽、鎳鹽為原料,通過調配鈷、錳、鎳三者的比例，來獲得不同的電極特性。
如果說現在什么電池材料最火，恐怕就是高鎳三元材料了。相比磷酸鐵鋰和低鎳三元材料，高鎳三元材料由于鎳元素比例的提高，在比能量上有更大的優勢。從333、532，到622，再到811（鎳、鈷、錳三者的比例），近年隨著研發的投入，三元材料高鎳進程“根本停不下來”。
2016年11月14日，由中國化學與物理電源行業協會和電池中國網聯合主辦，雙登集團股份有限公司、壹能（北京）網絡科技有限公司共同承辦的“2016’第五屆中國電池市場年會暨第一屆動力電池應用國際峰會、第二屆中國電池行業智能制造研討會”上，眾多電池和材料企業的發言也透露中三元材料“高鎳”進程加速的趨勢。
高鎳三元電池材料已成“燎原”之勢
如果說前兩年，高鎳三元材料電池還處于個別廠家和學界的研發階段，那么從2016年開始，高鎳三元電池的研發和生產已呈“燎原”之勢。
近期，國內動力電池龍頭企業寧德時代（CATL）總裁黃世霖在相關場合表示，寧德時代在材料上會逐步由磷酸鐵鋰/石墨、三元、高鎳三元/硅碳再到固態鋰、空氣金屬電池演進。“十三五”期間，寧德時代將致力于高鎳三元/硅碳電池研發，努力實現350Wh/公斤的目標。目前已經組織專門團隊，確保實現量產目標。
億緯鋰能亦在其投資人互動平臺上表示，高鎳型NCA（鎳鈷鋁）、NCM622和NCM811是三元動力電池最主要的發展方向，公司已完成NCM622型三元動力電池的規劃。
當升科技表示，憑借多年研發和生產高鎳多元正極材料經驗，目前公司NCM622 三元正極材料已實現規模化量產，并得到國內、國際客戶的認可,被應用到新能源汽車動力電池領域，產品供不應求。
據相關媒體調查，雖然目前三元電池企業主要應用的還是NCM333和NCM523電池，但是NCM622已經進入了部分企業的材料供應鏈。隨著材料體系的高鎳化進程，預計明年國內三元電池企業將開始應用NCM811和NCA材質，電池單體能量密度將從200wh/kg向250-300wh/kg邁進。
安全性問題在持續解決中
眾所周知，三元材料中的鎳含量越高，材料的穩定性越差，安全性越差。
目前，雖然業內發展高鎳三元電池材料的“調子”已定，為了在保持其高比能量的同時，兼顧循環壽命和安全性，國內材料和電池企業可謂是苦心造詣，其安全問題仍在持續解決中。
業內專家表示，三元高鎳材料的安全性可以通過材料改性優化、表面包覆、調整電解液和負極材料等方式來逐步解決。
材料改性方面，在三元材料晶格中摻雜一些金屬離子和非金屬離子，可以提高電子電導率和離子電導率，提高電池的輸出功率密度，同時可以提高三元材料結構的穩定性；其次，在材料表面包覆一些厚度合適的金屬化合物、鋰鹽或者某些單質，也能夠使活性物質與電解液有物理隔離，減少副反應的發生，抑制過渡金屬離子在電解液中的溶解，具有一定機械強度的非活性包覆層還可在長期循環過程中減緩電極材料結構的坍塌；再者，采取添加劑優化電解液，可以有效地促進電極材料表面上形成高質量的表面膜，同時抑制電解液的氧化分解。
此外，業內人士指出，高鎳三元材料電池對制造環境、生產設備、電芯制造工藝等方面也提出了更高的要求。
目前，在高鎳三元材料的安全性問題上，比亞迪、天津力神等業內領先企業正在努力解決和完善中。
在2016’第五屆中國電池市場年會暨第一屆動力電池應用國際峰會、第二屆中國電池行業智能制造研討會”上，天津力神詳細地介紹了公司高鎳三元電池材料研發和生產情況。
天津力神表示，針對高鎳三元電池材料的特性，公司開發了多元素包覆技術，在提升材料性能的同時，保持其容量倍率；在電解液方面，通過新型的抗氧化添加劑的使用，來提高電池的循環性能，減少高鎳材料在使用過程中的膨脹；在電池工藝上，使用新型的黏合劑和梯度化純工藝提高電池的循環壽命，減少硅材料在使用過程中的膨脹，確保電池的安全性。
比亞迪工作人員在相關場合表示，為了徹底解決高鎳三元材料體系的安全問題，比亞迪嘗試用硅材料做電池負極，并對導電劑、連接劑、制備工藝做出了大的調整。在電解液上，比亞迪加大了對耐高溫高壓電解液甚至固體電解液的測試和研發。
許曉敏
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