2021第二届下一代电池技术与市场应用研讨会现场图 摄影/电池网张倩
电池百人会-电池网4月15日讯（陈语 林音 山东枣庄 图文直播）“电性能、循环寿命、成本、比功率、比能量和安全性是评价锂离子电池正极材料应用潜力的重要因素。”中南大学教授王海燕表示，高镍三元正极材料的产能和市场占比正不断提升，是未来几年最具潜力的锂离子电池高能量密度正极材料。
4月15日，在山东枣庄高新区召开的2021第二届下一代电池技术与市场应用研讨会上，王海燕发表了题为《高镍三元正极材料面临的挑战及性能提升策略》的主题演讲，分享了高镍三元正极材料面临挑战、性能提升策略、产业化应用等，电池网选取了其部分精彩观点，以飨读者：
“2020年，我国新能源汽车销量136.7万辆，新能源汽车的不断发展对锂离子电池能量密度、成本和安全性提出了更高的要求，而正极材料在锂离子电池中占据着极其重要的位置。”在王海燕看来，高镍三元材料优势显著，其中NCM811和NCA的单体能量密度能达到300Wh/kg以上，比较适合目前工业化体系，是目前设计高比能锂离子电池的首选正极材料。
同时，从NCM111到NCM811，在相同的能量密度下Co的使用量从0.4Kg/kWh下降至0.09Kg/kWh，能有效降低材料的成本！
但是，高镍三元材料产业化发展存在诸多瓶颈：循环稳定性差、存储与使用对环境要求高、安全性能差等。王海燕举例说，阳离子混排严重、晶格畸变和微裂纹、晶格释氧、界面副反应和电解液分解、表面残余碱含量高、热效应都会影响高镍三元材料的安全性。
中南大学教授王海燕
对此，王海燕建议，可通过使用B掺杂或优化材料制备方法，改性材料表面一次颗粒的微结构，在材料表面形成一层致密层，减少电解液在材料表面向内部的扩散，能有效抑制电解液对材料内部结构的腐蚀，提高材料内部结构稳定性。
此外，还可以通过调控材料合成方法，制备暴露更多优势晶面的单晶材料，利用优势晶面的高稳定性，进一步提高材料的电化学和热力学性能；通过控制前驱体合成过程，先制备高镍前驱体，然后再在其表面包覆一层低镍材料，使材料形成一种内核高镍、外壳低镍的核壳高镍材料；通过在高镍材料表层构筑一层岩盐层也有利于提高材料结构和界面稳定性。
在高镍三元正极材料的产业化发展趋势方面，王海燕认为，主要有单晶化方向和超高镍方向。其中，单晶化的优势是更稳定的界面有利于抑制过渡金属溶出，均匀的应力分布减缓微裂纹，更短的锂离子扩散距离，更优异的倍率和循环性能；缺陷是产业化路线暂不成熟，前驱体要求高。超高镍方向的优势一是随着Ni含量越来越高，容量越高，价格越便宜；二是烧结温度随Ni含量升高而降低，成本降低。但超高镍材料制备工艺更复杂，水分和CO2控制等储存和运输条件更苛刻，镍含量在90%以上的正极材料研究目前停留在实验室研究阶段。
王海燕总结说，通过材料本体设计及合适的元素掺杂和表面界包覆技术，有望很好解决高镍正极材料存在的循环稳定性差和安全性差等问题；先进材料制备技术及电池生产加工工艺对高镍材料的规模化应用有非常重要的影响；以高镍材料为正极，硅基材料为负极匹配的高能锂离子电池或固态电池在今后相当长的一段时间内，仍是产业界和学术界的研究重点；国家政策的大力扶持和行业资源的大量投入，我国的高镍正极材料及高镍锂电池技术有望赶超世界先进水平。
（以上观点根据研讨会现场嘉宾发言整理，未经发言者本人审阅。）
【2021第二届下一代电池技术与市场应用研讨会】
4月15日，由枣庄国家高新技术产业开发区、电池网主办的2021第二届下一代电池技术与市场应用研讨会顺利召开，来自电池、新能源产业链各环节核心企业代表、科研院校专家、研究机构领军人物、媒体代表等近150位嘉宾齐聚山东枣庄，共议锂电池产业的升级之路、固态电池的量产之路、燃料电池的商用之路、最具投资价值的下一代电池技术等，就下一代电池的产业技术现状和未来发展方向进行探讨。
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