高镍正极材料 中国电池网资料图

国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项2016年度立项项目“高比能量动力锂离子电池开发与产业化技术攻关”在高镍正极材料研发方面取得突破性进展。

项目研发团队在第一阶段通过基础配方实验，解决了高镍系材料放电比容量低、首效低的技术难题，结合前驱体控制结晶合成技术、富氧气氛二次固相合成技术和配方调整、包覆技术等关键技术，提高Ni2+氧化成Ni3+氧化程度，减少材料表面与电解液接触，降低材料表面残余Li量，在不提高Ni含量的前提下，将高镍系材料首次放电容量提高至≥206mAh/g，首效≥90%，振实密度≥2.1g/cm3，磁性杂质含量≤40ppb，pH≤11.7，拥有一条20t/月中试生产线。

同时，针对当前前驱体中Ni、Co、Mn三种元素连续梯度制备困难以及均匀性不好控制的技术难题，项目组采用Ni、Co、Mn三种溶液单独配制，各自通过设计程序精确控制流量进入反应釜的新思路，设计、制作了100升实验装置，编制完成控制程序，对制备工艺参数进行优化，实现了前驱体中三种元素从核到壳按任意曲线连续梯度分布，从而大幅降低因组分突变而导致的材料在体积效应、应力等方面的不均匀性，减少颗粒在充放电过程中的微裂纹，提高容量保持率。该方法同时提高了前驱体的批次均一性，合成的前驱体为二次球型结构、粒径及组分梯度分布可控、振实密度高于1.8g/cm3。

以上结果，为高镍三元正材料的组分及梯度精细设计、为开发高比容量、长寿命的梯度高镍正极材料打下了良好的基础。