高镍三元的一些问题
kuaidi.ping-jia.net 作者：佚名 更新日期：2024-07-27
现阶段新能源汽车行业无疑是一个不由市场市场驱动的行业，很大一部分材料厂商、电池厂商、电机电控厂商都是依赖新能源车企而存活，而车企的利润很大一部分来自于国家的补贴政策，而国家的政策在最近几年内频繁调整变动，让整个行业波动比较大，全球排名前十的上市公司全体员工说放假就放假，这站在一个正常的角度来看怎么都是不正常的。
国家补贴主要围绕着两个方向，一个是高能量密度，需要车企的系统能量密度达到一定标准才能享受补贴，在一定范围内，能量密度越高，补贴越多，而且呈梯度上升，到2020年单体电芯能量密度需到300wh/kg；另一即是快充，快充主要是5C和10C以上快充。实际上，技术的发展是跟不上轰轰烈烈的资本进出的，这些有些过激的政策要求，不知道到最后会是怎么收盘。
现在主流的高能量密度主要采用高镍三元和硅基负极体系，而高镍材料的生产及应用还存在方方面面的问题。
目前国内的三元前驱体厂家有：赣锋锂业、红星发展、当升科技、格林美、道氏技术、河南科隆、新乡天力、宁夏东方钽业，实际上三元前驱体技术壁垒是比较高的，其制备主要受氨水浓度、PH值、搅拌速率、反应时间、反应温度、陈化等条件的影响。
影响三元材料容量的两大因素主要是锂化配比和煅烧温度。锂化配比值很容易在实验室条件下找出，但关键在于需要控制每个批次的产品都达到相同的容量值，因此需要控制三元材料前驱体和锂源供应商的产品稳定和批次稳定，能准确检测出前驱体的总金属含量和锂源的锂含量，还需采用混合效果好的混合设备。
影响三元材料的倍率因素有：粒径，形貌，锂化配比和煅烧气氛。简单来说，粒径小材料比表面大，材料与电解液接触面积大，同时锂离子扩散路径较短，有利于大电流密度下锂离子在材料中脱嵌；疏松多孔的形貌有利于电解液的浸润，缩短锂离子的扩散路径，倍率性能更好；高锂化配比的材料倍率性能会明显好于低锂化配比的材料；由于氧气气氛下煅烧减少了阳离子混排，因此材料的倍率性能会优于空气煅烧的材料。
而影响三元材料游离锂的主要是锂化配比和煅烧制度。一般情况，锂化配比越高，材料表面游离锂含量越高，而煅烧温度越高，时间越长，单钵煅烧量越少，则材料表面残留的游离锂越少。
影响三元材料比表面的主要是粒径分布和一次单晶大小。有的材料一次单晶大小基本一致，二次球的形貌也基本相同，但因为粒度分布不同，比表面会有很大差异；同时，有着基本相同粒径分布的材料，比表面却存在差异，很可能是单晶大小引起的差异。
高镍材料存在的问题主要有：
①镍基材料颗粒表面会自发反应，三价镍离子转变成二价镍离子，释放氧离子，这样在颗粒表面形成Li2CO3和LiOH层。高镍正极浆料制备过程中，PVDF溶解于NMP中，材料表面的碱性基团会攻击相邻的C-F，C-H键，PVDF很容易发生双分子消去反应，会在分子链上形成一部分碳碳双键，碳碳双键增加时，其粘结力也会增加，这会导致浆料粘度增加，甚至形成凝胶状态，这对极片制造影响极大。
②LiOH还会与铝箔发生反应，铝箔被腐蚀后，机械性能降低，表面性质变化，涂层剥离强度降低，影响电池性能。
③LiOH也会与LiPF6反应，消耗电解液中的锂离子，产生HF气体，它可以腐蚀电池内部金属件，可能致使电池漏液；同时HF会破坏SEI膜，使电池内部沉积LiF，消耗锂离子，最终导致电芯容量降低。
④高镍材料吸水反应物Li2CO3在充电状态的高电位下容易分解产生CO2气体，找到电池产气。
⑤高镍电池循环过程中容量衰减原因之一为：阳离子混排。指二价镍离子本身与锂离子近似，在放电时锂离子大量脱出的时候，受到外界因素作用，占据锂离子晶格中的位置的现象。锂离子的错位，带来晶格类型的改变，其嵌锂能力也随之改变。在充放电过程中，正极材料表面脱嵌锂的压力最大，速度最快，因此表面常常因为这种阳离子混排带来表面晶格变化。
⑥高镍电池循环过程中容量衰减原因之二为：微裂纹。正极材料在充放电过程中，体积会发生变化，Ni含量越高，体积膨胀比例越大。一次晶粒内部的晶界之间可能产生裂纹，而晶粒与晶粒之间的额距离也会逐步扩大，出现部分晶粒离开正极独立存在的现象，更多的晶面与电解液接触，形成更多的SEI膜，消耗电解质与活性材料的同时，增加了锂离子在电极上的扩散电阻。
⑦循环容量衰减的另一个原因是生产过程中引入杂质，主要是正极材料与空气中的水分和二氧化碳生成碳酸锂和氢氧化锂，从而进一步发生反应或分解，造成容量损失。
高镍三元的一些问题
答：高镍材料存在的问题主要有：①镍基材料颗粒表面会自发反应，三价镍离子转变成二价镍离子，释放氧离子，这样在颗粒表面形成Li2CO3和LiOH层。高镍正极浆料制备过程中，PVDF溶解于NMP中，材料表面的碱性基团会攻击相邻的C-F，C-H键，PVDF很容易发生双分子消去反应，会在分子链上形成一部分碳碳双键，碳碳双...
高镍三元凝胶(果冻化)机制及改善策略
答：高镍三元的“果冻化”危机，源于表面残碱和NMP中胺基的双重影响。通过精细的材料处理、严格的工艺控制和有效的添加剂应用，我们可以有效缓解这一问题，确保电池性能的稳定与持久。在这个过程中，对水分控制的严谨态度和对粘结剂性能的优化至关重要，它们是保障高镍三元材料充分发挥潜力的关键因素。
生产高镍三元正极材料对周边环境有影响吗
答：生产高镍三元正极材料可以对周边环境产生一些影响。高镍三元正极材料是锂离子电池的关键组成部分，它主要由镍、钴、锰等金属组成。这些金属在生产过程中可能会释放出一些有害物质和废水，并产生一定量的废气。这些废弃物和废气如果没有得到适当处理，可能会对周边环境造成污染。其中，镍和钴是重要的有毒金属...
为什么5系三元材料群裕度高会跳水
答：1、晶体结构不稳定：高镍三元材料中的镍含量越高，其晶体结构越不稳定，在充电过程中，锂离子从正极材料中脱出，导致正极材料的晶体结构发生变化，这种变化导致晶体结构的坍塌，从而导致电池的容量损失和跳水，通过调整材料中镍、钴、锰等元素的比例，可以优化材料的晶体结构和电化学性能，提高电池的循环寿命...
高镍动力锂电池会因为磁性损坏吗
答：该电池是会因为磁性损坏。高镍动力锂电池采用高镍三元和硅基负极体系，而高镍材料的生产及应用存在一些问题，例如磁性物质引入，导致电池性能降低。因此高镍动力锂电池是会因为磁性损坏。高镍动力锂电池是指采用高镍三元材料和硅基负极体系的动力锂电池，具有高能量密度、高电压、长寿命等优点。
广汽新能源也“火”了,三元动力电池当真不安全?丨壹言堂?专栏_百度...
答：竞争对手趁乱猛击背后，一个值得思考的问题是：811高镍NCM镍钴锰三元安全性当真那么不堪吗？首先我们从事故本身说起。从昨天各个微信群疯传的起火事故视频，以及广泛传播的信息中能够获知：1.起火事故的车型为广汽新能源生产的目前最热销的广汽aion s车型；2.从视频中可以看到，车辆的前脸并没有广汽新能源...
为什么高镍三元材料表面残碱越高
答：另一方面就是材料在空气中放置太久产生的。Ni含量越高，烧结条件越苛刻，越难以烧结形成特定锂金属比的材料，造成烧结产物的残锂多。另一方面就是Ni含量越高越容易跟空气中的水和CO2反应，生成LiOH和Li2CO3，造成所谓的表面残碱高。虽然我研究课题不是高镍，但是层状材料应该有相通的地方，仅供参考。
三元浆料吸水会不会影响容量呢
答：高镍三元锂离子电池正极材料在高温下结构不稳定，在制备和涂布过程，环境湿度对其影响巨大，假如在工艺过程中有了吸水反应，特别容易造成浆料性质发生变化，但是不会影响容量。会导致极片制造过程出现品质不稳定，工艺一致性差等问题，形成凝胶浆料时，甚至涂布过程无法进行。同时浆料吸水还会导致与电解质反应...
宁德时代811电池路线“被否定”,高镍电池走下神坛
答：现在，传出宁德时代断供811电池的消息，虽然已经“辟谣”，但宁德时代在对高镍三元电池的使用上将趋于谨慎，或是不争的事实。同时，宁德时代相关人士也表示，宁德时代正在加速研究固态电池，并透露，宁德时代下一代电池将瞄准无金属电池，也就是没有镍钴锰的锂电池方向。再加上磷酸铁锂迎来了技术突破、...
811电池安全惹争议 宁德时代骑虎难下?
答：电池厂家一方面要压缩成本,一方面又面临电池续航压力,提高镍元素配比,降低钴元素比例,无疑是一个可行的办法。甚至还有厂家直接去掉钴元素,生产无钴电池。 高镍路线下,由于镍的活性大,结构也不稳定,在提升能量密度的同时,也有安全性差、易胀气等问题。因而,即使像LG化学这样的龙头企业,也推迟了811电池的量产计划。 宁...
国家补贴主要围绕着两个方向，一个是高能量密度，需要车企的系统能量密度达到一定标准才能享受补贴，在一定范围内，能量密度越高，补贴越多，而且呈梯度上升，到2020年单体电芯能量密度需到300wh/kg；另一即是快充，快充主要是5C和10C以上快充。实际上，技术的发展是跟不上轰轰烈烈的资本进出的，这些有些过激的政策要求，不知道到最后会是怎么收盘。
现在主流的高能量密度主要采用高镍三元和硅基负极体系，而高镍材料的生产及应用还存在方方面面的问题。
目前国内的三元前驱体厂家有：赣锋锂业、红星发展、当升科技、格林美、道氏技术、河南科隆、新乡天力、宁夏东方钽业，实际上三元前驱体技术壁垒是比较高的，其制备主要受氨水浓度、PH值、搅拌速率、反应时间、反应温度、陈化等条件的影响。
影响三元材料容量的两大因素主要是锂化配比和煅烧温度。锂化配比值很容易在实验室条件下找出，但关键在于需要控制每个批次的产品都达到相同的容量值，因此需要控制三元材料前驱体和锂源供应商的产品稳定和批次稳定，能准确检测出前驱体的总金属含量和锂源的锂含量，还需采用混合效果好的混合设备。
影响三元材料的倍率因素有：粒径，形貌，锂化配比和煅烧气氛。简单来说，粒径小材料比表面大，材料与电解液接触面积大，同时锂离子扩散路径较短，有利于大电流密度下锂离子在材料中脱嵌；疏松多孔的形貌有利于电解液的浸润，缩短锂离子的扩散路径，倍率性能更好；高锂化配比的材料倍率性能会明显好于低锂化配比的材料；由于氧气气氛下煅烧减少了阳离子混排，因此材料的倍率性能会优于空气煅烧的材料。
而影响三元材料游离锂的主要是锂化配比和煅烧制度。一般情况，锂化配比越高，材料表面游离锂含量越高，而煅烧温度越高，时间越长，单钵煅烧量越少，则材料表面残留的游离锂越少。
影响三元材料比表面的主要是粒径分布和一次单晶大小。有的材料一次单晶大小基本一致，二次球的形貌也基本相同，但因为粒度分布不同，比表面会有很大差异；同时，有着基本相同粒径分布的材料，比表面却存在差异，很可能是单晶大小引起的差异。
高镍材料存在的问题主要有：
①镍基材料颗粒表面会自发反应，三价镍离子转变成二价镍离子，释放氧离子，这样在颗粒表面形成Li2CO3和LiOH层。高镍正极浆料制备过程中，PVDF溶解于NMP中，材料表面的碱性基团会攻击相邻的C-F，C-H键，PVDF很容易发生双分子消去反应，会在分子链上形成一部分碳碳双键，碳碳双键增加时，其粘结力也会增加，这会导致浆料粘度增加，甚至形成凝胶状态，这对极片制造影响极大。
②LiOH还会与铝箔发生反应，铝箔被腐蚀后，机械性能降低，表面性质变化，涂层剥离强度降低，影响电池性能。
③LiOH也会与LiPF6反应，消耗电解液中的锂离子，产生HF气体，它可以腐蚀电池内部金属件，可能致使电池漏液；同时HF会破坏SEI膜，使电池内部沉积LiF，消耗锂离子，最终导致电芯容量降低。
④高镍材料吸水反应物Li2CO3在充电状态的高电位下容易分解产生CO2气体，找到电池产气。
⑤高镍电池循环过程中容量衰减原因之一为：阳离子混排。指二价镍离子本身与锂离子近似，在放电时锂离子大量脱出的时候，受到外界因素作用，占据锂离子晶格中的位置的现象。锂离子的错位，带来晶格类型的改变，其嵌锂能力也随之改变。在充放电过程中，正极材料表面脱嵌锂的压力最大，速度最快，因此表面常常因为这种阳离子混排带来表面晶格变化。
⑥高镍电池循环过程中容量衰减原因之二为：微裂纹。正极材料在充放电过程中，体积会发生变化，Ni含量越高，体积膨胀比例越大。一次晶粒内部的晶界之间可能产生裂纹，而晶粒与晶粒之间的额距离也会逐步扩大，出现部分晶粒离开正极独立存在的现象，更多的晶面与电解液接触，形成更多的SEI膜，消耗电解质与活性材料的同时，增加了锂离子在电极上的扩散电阻。
⑦循环容量衰减的另一个原因是生产过程中引入杂质，主要是正极材料与空气中的水分和二氧化碳生成碳酸锂和氢氧化锂，从而进一步发生反应或分解，造成容量损失。
答：高镍材料存在的问题主要有：①镍基材料颗粒表面会自发反应，三价镍离子转变成二价镍离子，释放氧离子，这样在颗粒表面形成Li2CO3和LiOH层。高镍正极浆料制备过程中，PVDF溶解于NMP中，材料表面的碱性基团会攻击相邻的C-F，C-H键，PVDF很容易发生双分子消去反应，会在分子链上形成一部分碳碳双键，碳碳双...
答：高镍三元的“果冻化”危机，源于表面残碱和NMP中胺基的双重影响。通过精细的材料处理、严格的工艺控制和有效的添加剂应用，我们可以有效缓解这一问题，确保电池性能的稳定与持久。在这个过程中，对水分控制的严谨态度和对粘结剂性能的优化至关重要，它们是保障高镍三元材料充分发挥潜力的关键因素。
答：生产高镍三元正极材料可以对周边环境产生一些影响。高镍三元正极材料是锂离子电池的关键组成部分，它主要由镍、钴、锰等金属组成。这些金属在生产过程中可能会释放出一些有害物质和废水，并产生一定量的废气。这些废弃物和废气如果没有得到适当处理，可能会对周边环境造成污染。其中，镍和钴是重要的有毒金属...
答：1、晶体结构不稳定：高镍三元材料中的镍含量越高，其晶体结构越不稳定，在充电过程中，锂离子从正极材料中脱出，导致正极材料的晶体结构发生变化，这种变化导致晶体结构的坍塌，从而导致电池的容量损失和跳水，通过调整材料中镍、钴、锰等元素的比例，可以优化材料的晶体结构和电化学性能，提高电池的循环寿命...
答：该电池是会因为磁性损坏。高镍动力锂电池采用高镍三元和硅基负极体系，而高镍材料的生产及应用存在一些问题，例如磁性物质引入，导致电池性能降低。因此高镍动力锂电池是会因为磁性损坏。高镍动力锂电池是指采用高镍三元材料和硅基负极体系的动力锂电池，具有高能量密度、高电压、长寿命等优点。
答：竞争对手趁乱猛击背后，一个值得思考的问题是：811高镍NCM镍钴锰三元安全性当真那么不堪吗？首先我们从事故本身说起。从昨天各个微信群疯传的起火事故视频，以及广泛传播的信息中能够获知：1.起火事故的车型为广汽新能源生产的目前最热销的广汽aion s车型；2.从视频中可以看到，车辆的前脸并没有广汽新能源...
答：另一方面就是材料在空气中放置太久产生的。Ni含量越高，烧结条件越苛刻，越难以烧结形成特定锂金属比的材料，造成烧结产物的残锂多。另一方面就是Ni含量越高越容易跟空气中的水和CO2反应，生成LiOH和Li2CO3，造成所谓的表面残碱高。虽然我研究课题不是高镍，但是层状材料应该有相通的地方，仅供参考。
答：高镍三元锂离子电池正极材料在高温下结构不稳定，在制备和涂布过程，环境湿度对其影响巨大，假如在工艺过程中有了吸水反应，特别容易造成浆料性质发生变化，但是不会影响容量。会导致极片制造过程出现品质不稳定，工艺一致性差等问题，形成凝胶浆料时，甚至涂布过程无法进行。同时浆料吸水还会导致与电解质反应...
答：现在，传出宁德时代断供811电池的消息，虽然已经“辟谣”，但宁德时代在对高镍三元电池的使用上将趋于谨慎，或是不争的事实。同时，宁德时代相关人士也表示，宁德时代正在加速研究固态电池，并透露，宁德时代下一代电池将瞄准无金属电池，也就是没有镍钴锰的锂电池方向。再加上磷酸铁锂迎来了技术突破、...
答：电池厂家一方面要压缩成本,一方面又面临电池续航压力,提高镍元素配比,降低钴元素比例,无疑是一个可行的办法。甚至还有厂家直接去掉钴元素,生产无钴电池。 高镍路线下,由于镍的活性大,结构也不稳定,在提升能量密度的同时,也有安全性差、易胀气等问题。因而,即使像LG化学这样的龙头企业,也推迟了811电池的量产计划。 宁...
