在日韩阴影下的NCA材料
　　如果说现在什么材料最火，恐怕就是三元材料了。前一段时间采用三元材料动力电池的电动大巴车被工信部排除在政府补贴的名单之外，在锂离子电池行业引起了轩然大波。为何三元材料如此被看好呢?我们今天就要好好梳理一下三元材料。
　　锂离子电池诞生之初，能量密度只有50-70Wh/kg，经过多年在电池结构和电池材料方面的技术发展，如今锂离子电池能量密度已经可以达到200Wh/kg以上。但是传统的正极材料钴酸锂已经难以胜任高比能电池的需求了，因而迫切的需求一种全新的锂离子电池正极材料，其中三元材料(镍钴铝和镍钴锰三元材料)由于其较高的电池容量，材料的电压与传统LiCoO2接近，而备受人们的关注。
　　特别是NCA材料，其容量较高，并具有良好的循环稳定性，因而特别适合应用在一些对能量密度要求较高的高端电子产品领域。日韩高端的18650均使用NCA，目前日本量产的18650 最高容量可达到3.5Ah。松下NCA 18650电芯容量为3.2Ah，相当于每节电池存储的电量为11.47WH(1度电=1000WH) ，而国内的18650电芯做到2.8Ah算是极限了。松下在2012年下半年已量产了3.4Ah的18650电芯，据悉，更高容量的4.0Ah电芯也已开始小批量试生产。松下的改良型电芯远远高于国内18650电芯容量所能达到的极限。
　　既然NCA材料具有如此优异的性能，小编就带着大家了解一下NCA材料。一般来说，我们所说的NCA材料都是指的高镍NCA三元材料，例如LiNi0.8Co0.15Al0.05O2材料。与LiCoO2材料相似，NCA材料也具有层状结构，为?-NaFeO2层状结构，其中Ni,Co,Al的价态均为正三价，其中锂离子占据岩盐结构的3a位，而其他金属离子则占据3b位置，氧离子占据6c位置。
　　其中只有Ni和Co具有电化学活性，在充放电的过程中能够贡献容量。而Ni在材料中主要的作用就是提高材料的容量，Ni2+/Ni3+，Ni3+/Ni4+都可以为材料提高容量，但是由于Ni2+离子与锂离子半径接近，因此极容易进入到锂层，从而造成容量的损失。Co可以减少Ni离子进入到锂层，从而达到稳定结构，同时Co3+/Co4+也能够为材料提供容量。而Al的加入主要是为了稳定晶格结构，避免材料在充放电过程中发生结构塌陷。
　　虽然NCA材料具有优异的性能，但是目前，NCA三元材料市场被日本化学，户田和住友金属三家垄断，松下、索尼是NCA电池主要供应商，台湾也有少量应用。Tesla效应带动下，国内的电池材料厂商也开始纷纷投资进行NCA三元材料的研发，但是目前产品的技术成熟度相对较差，离真正的市场化应用还有一段距离，国内市场的NCA材料供应还主要依赖于进口。
& & 相比于LiCoO2材料，NCA材料的生产难点在于前躯体制备和焙烧合成过程，三元材料需要将三种金属元素和锂均匀混合，特别是Al的添加量相对较少，难以分散均匀，因此一般采用的共沉淀办法，通过一定的工艺手段，使得所有元素同时沉淀，成为前躯体。焙烧也是一大难点，Ni元素的稳定价态为正二价，因此为了将其氧化为正三价，就需要在NCA材料的合成过程中采用富氧环境，这对焙烧设备的提出了很高的要求。
& & 此外NCA材料在实际应用中也存在着一定的问题，由于其较高的镍含量，使得其碱度较高，因此容易造成在匀浆和涂布的中，浆料粘度异常上升，使得生产过程无法进行。日韩电池生产商一般采取车间改造的方法，降低涂布间的环境湿度，但是这需要进行较大的资金投入。此外，NCA材料的压实密度也较低，因此也限制了电池能量密度的进一步提升。
& & 虽然NCA材料目前在应用中还存在着很多问题，但是随着技术进步，这些问题都会被逐步克服，也希望国内长生能够在NCA材料的生产技术方面取得突破，早日打破国外材料厂商的技术垄断。
关于我们：中国化学与物理电源行业协会(China Industrial Association of Power Sources，缩写CIAPS) 是由电池行业企（事）业单位自愿组成的全国性、行业性、非营利性的社会组织，主管部门为工业和信息化部。协会成立于1989年12月，现有400多家会员单位,下设碱性蓄电池与新型化学电源分会、酸性蓄电池分会、锂电池分会、太阳能光伏分会、干电池工作委员会、电源配件分会、移动电源分会和储能应用分会等八个分支机构。
本会专业范围包括：铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池、锌锰碱锰电池、锂一次电池、锂离子和锂聚合物电池、太阳电池、燃料电池、锌银电池、热电池、超级电容器、温差发电器及其他各种新型电池，以及各类电池用原材料、零配件、生产设备、测试仪器和电池管理系统等。
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篇一：镍钴铝三元材料 镍钴铝三元材料
镍钴铝（LiNi0.8Co0.15Al0.05O2，缩写NCA）三元材料，克容量高，类似811三元，压实密度接近532型三元，对水分环境非常敏感。NCA中的Al是作为掺杂，稳定晶格结构、减少塌陷才引入的。NCA主要做圆柱，小电池可保证其安全性。日韩高端的18650均使用NCA，目前日本量产的18650 最高容量可达到3.5Ah。 相对于NCA来说，NCM电池根据型号及市场需求不同，在3C领域或交通领域（指用作动力电池）均具有较好的应用前景。优美科（Umicore）2012年2季度公布资料显示，到2020年，NCM将成为全球使用的主要锂电正极材料，但磷酸铁锂材料为2万吨每年。
目前，NCA市场被日本化学，户田和住友金属三家垄断，松下、索尼是NCA电池主要供应商，台湾也有少量应用。Tesla效应带动的金瑞科技是中国第一家NCA材料供应商，公司旗下金天、金驰能源将主要承担NCM/NCA前驱体生产，公司已进入松下前驱体供应体系，旗下长远锂科定位于LCO，LMO，NCM/NCA正极材料供应商。此外，2013年下半年以来，国内广州国光、深圳天骄、深圳金和能等都已开始向金瑞科技小批量成吨采购。篇二：三元材料之我见 镍钴锰三元材料之我见 一。镍钴锰三元材料，咋一看这个名字，似乎有点镍酸锂混合钴酸锂混合锰酸锂的意思，虽然这么理解是不正确的，但是从三元材料的性能来看，这么理解又未尝没有道理： 1.与镍酸锂相比，三元材料的能量密度有所欠缺，但是稳定性有很大的提高。 2.与钴酸锂相比，三元材料的平台略低，材料成熟度有所差距，但是安全性和循环性，尤其是高充电电压的更高。 3.与锰酸锂相比，三元才老的安全性要低不少，但是高温性能和能量密度有很大的优势。 二。也许就是因为以上的相似与不似，使三元的实际应用处于一个很尴尬的境地： 目前国内的三元一般是部分的替代钴酸锂使用领域，与锰酸锂或者钴酸锂混合用于中低端的电子消费品，与锰酸锂混合应用于中低端动力市场。 以上的三种使用方式涵盖了国内绝大部分三元的市场，其实大体看一下，我们就不难发现，三元在国内市场的使用其实只有一个目的：降低成本。 1.在电子产品中，三元主要是用于替代价格相对较高的钴酸锂，无法凸显三元材料长循环寿命等优势。 2.在动力市场中，三元主要是由于取代单位体积能量密度成本相对较高的锰酸锂，其主要目的也是减少其他电池材料的使用，进一步降低每瓦时的成本。 一种为了降低成本而使用的材料注定其发展路线会以价格为导向，会存在性能不升反降的可能性，而今，这一可能性因为三元过早的卷入了国内的价格战而过早地成为现实。 在这种竞争模式下，三元的利润率正越来越接近钴酸锂，性能则和早已成熟的钴酸锂相差越来越大。 这种竞争模式的另一个负面影响就是，高镍的三元越来越被看好，尽管很多厂家根本不考虑高镍三元在工艺上的敏感性，而综合性能最高的111三元和111三元在高电压下的优势在没怎么被关注之前就趋于淡化。 三。其实，三元材料是一种综合性能优越的材料，只有以性能为导向的市场才能真正发挥其作为新型正极材料的优势。 在电子产品中，三元材料除了成本上的天然优势之外，可以通过提高镍含量，提高充电电压上限和提高压实密度来使其能量密度不断提升。 1.提高镍含量的三元材料和镍钴铝具有很相似的特性，完全可以按照镍钴铝的发展模式去做。不过国内受到工艺控制水平的影响，镍钴铝一直没有发展起来，在这个大背景下，高镍的三元也很难有好的发展。 2.提高充电电压（一般而言，仅限于111）是三元很应该去发展的一条道路，目前国内很多有远见的企业也都在开发。说实话，与钴酸锂相比，三元材料在高电压下具有很高的优势，从材料本身来说，全电池中，即使在4.5V充电电压下，材料不需要改性仍然可以有很好的稳定性。而且在这个条件下，111的克容量可以超过190，其前景十分值得关注。但是由于三元电池体系的成熟度相对钴酸锂有很大的差距，所以在4.3V或者4.35V下的高电压开发中，三元的优势较钴酸锂并不明显，尤其是相对于做过掺杂改性的钴酸锂而言。于是，一些厂家浅尝辄止，但是真正了解三元这一优势的厂家则从未止步。 3.提高压实密度，常规的111三元克容量是钴酸锂的105%左右，532的是钴酸锂的115%左右，但是压实密度则为钴酸锂的80%左右，而一般高性能钴酸锂的领域看中的正是稳定性为前提的高能量密度，尽管三元材料的稳定性优于钴酸锂，但是其能量密度却有不小的差距，从这里我们可以看出提高三元压实密度的重要意义。 解决了电极加工性能的高压实三元材料，虽然仅仅是形貌的变化，但是意味着其应用领域的一个很大的延伸。尽管三元材料的身上有很多其他正极的影子，但是其综合性能十分优异，无论与其它正极一同使用取长补短，或者单独使用尽显其能都应该以充分发挥其性能为前提。以上谨为个人见解，不足之处还望多多指正。 新正锂业 吴皓 Tel:篇三：三元材料锂电池 三元正极材料用于锂离子电池时，容量可以（&145mAh/g，2.8~4.2V，1C），循环寿命(&500～800次，1C)。虽然这么理解是不正确的，但是从三元材料的性能来看，这么理解又未尝没有道理：
1.与镍酸锂相比，三元材料的能量密度有所欠缺，但是稳定性有很大的提高。
2.与钴酸锂相比，三元材料的平台略低，材料成熟度有所差距，但是安全性和循环性，尤其是高充电电压的可行性更高。 3.与锰酸锂相比，三元才老的安全**要低不少，但是高温性能和能量密度有很大的优势。 ②。也许就是因为以上的相似与不似，使三元的实际应用处于一个很尴尬的境地：
目前国内的三元一般是部分的替代钴酸锂使用领域，与锰酸锂或者钴酸锂混合用于中低端的电子消费品，与锰酸锂混合应用于中低端动力市(来自: 写 论文网:三元材料克容量)场。 以上的三种使用方式涵盖了国内绝大部分三元的市场，其实大体看一下，我们就不难发现，三元在国内市场的使用其实只有一个目的： 降低成本。
1.在电子产品中，三元主要是用于替代价格相对较高的钴酸锂，无法凸显三元材料长循环寿命等优势。 2.在动力市场中，三元主要是由于取代单位体积能量密度成本相对较高
时的成本。
一种为了降低成本而使用的材料注定其发展路线会以价格为导向，会存在性能不升反降的可能性，而今，这一可能性因为三元过早的卷入了国内的价格战而过早地成为现实。
在这种竞争模式下，三元的利润率正越来越接近钴酸锂，性能则和早已成熟的钴酸锂相差越来越大。 这种竞争模式的另一个负面影响就是，高镍的三元越来越被看好，尽管很多厂家根本不考虑高镍三元在工艺上的敏感性，而综合性能最高的111三元和111三元在高电压下的优势在没怎么被关注之前就趋于淡化。 ③。其实，三元材料是一种综合性能优越的材料，只有以性能为导向的市场才能真正发挥其作为新型正极材料的优势。
在电子产品中，三元材料除了成本上的天然优势之外，可以通过提高镍含量，提高充电电压上限和提高压实密度来使其能量密度不断提升。 1.提高镍含量的三元材料和镍钴铝具有很相似的特性，完全可以按照镍钴铝的发展模式去做。不过国内受到工艺控制水平的影响，镍钴铝一直没有发展起来，在这个大背景下，高镍的三元也很难有好的发展。 2.提高充电电压（一般而言，仅限于111）是三元很应该去发展的一条道路，目前国内很多有远见的企业也都在开发。说实话，与钴酸锂相比，三元材料在高电压下具有很高的优势，从材料本身来说，全电池中，即使在4.5V充电电压下，材料不需要改性仍然可以有很好的稳定性。而且在这个条件下，111的克容量可以超过190，其前景十分值得关注。但是由于三元电池体系的成熟度相对钴酸锂有很大的差距，所以在4.3V或者4.35V下的高电压开发中，三元的优势较钴酸锂并不明显，尤其是相对于做过掺杂改性的钴酸锂而言。于是，一些厂家浅尝辄止，但是真正了解三元这一优势的厂家则从未止步。 3.提高压实密度，常规的111三元克容量是钴酸锂的105%左右，532的是钴酸锂的115%左右，但是压实密度则为钴酸锂的80%左右，而一般高性能钴酸锂的领域看中的正是稳定性为前提的高能量密度，尽管三元材料的稳定性优于钴酸锂，但是其能量密度却有不小的差距，从这里我们可以看出提高三元压实密度的重要意义。 解决了电极加工性能的高压实三元材料，虽然仅仅是形貌的变化，但是意味着其应用领域的一个很大的延伸。尽管三元材料的身上有很多其他正极的影子，但是其综合**能十分优异，无论与其它正极一同使用取长补短，或者单独使用尽显其能都应该以充分发挥其性能为前提较明显的缺点： 1. 三元材料的首次充放电效率低 2. 三元材料锂层中阳离子的混排，对材料的首次充放电效率及循环稳定性都有影响． 3. 三元材料的放电电压平台较LiCoO2低，有待提高．本&&篇:《》来源于:
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