锂离子电池正极材料的制备方法

三元材料最早可以认为来自于20世纪90年代的掺杂研究，如对LiCoO2，LiNiO2等掺杂，在LiNiO2中通过掺杂Co的研究，形成LiNi1-xCoxO2系列正极材料，在20世纪90年代后期，有关学者进行了在LiNi1-xCoxO2中掺杂Mg，Al以及Mn的研究。

法国Saft-LiNi1-x-yCoxAlyO2与LiNi1-x-yCoxMgyO2，但早期的Li(Ni,Co,Mn)O2没有阐明反应机理与采用合适的制备方法，21世纪初，日本Ohzuku与加拿大J.R.Dahn，利用氢氧化物共沉淀法制备出一系列Li(Ni,Co,Mn)O2化合物。其中，镍是主要的电化学活性元素，锰对材料的结构稳定和热稳定提供保证，钴在降低材料电化学极化和提高倍率特性方面具有不可替代的作用。三元材料具有高的比容量，良好的循环性能，稳定的结构，可靠的安全性以及适中的成本。在实验室的基础研究中，没有发现该材料的明显缺点。

从正极材料的发展路线图中也可以看出，三元材料的发展对整个动力电池能量密度的提升起到了重要的作用。

三元材料的合成方法：

先放出不同材料的热稳定性，从图中可以看出，随着镍含量的提高，整个正极材料的热稳定性是下降的，需要在性能以及安全方面找到一个平衡点，不能盲目的为了提高能量密度而去应用不安全的材料。

上几张图简单表明了三元材料的工艺流程以及中间的控制点，当然，一个好的三元材料的产生，其前驱体也是很重要的，下面将简单介绍一下前前驱体的合成工艺。

首先按照化学计量比配置一定浓度的金属离子混合溶液，同时配置一定浓度的氨碱混合溶液作为沉淀剂以及络合剂，连续通入氮气使反应釜气氛为氮气后进行反应，通过调节溶液pH值，生产复合沉淀物，经过过滤、洗涤、真空干燥后直接得到前驱体。涉及到沉淀剂的选择、络合剂的使用、加料方式的选择、反应气氛的控制等等。

锂源的选择：

工业化生产一般选择氢氧化锂和碳酸锂，但氢氧化锂含有结晶水，混合效果不好，所以碳酸锂用的多一些。最常见的含锂矿物质为锂辉石和卤水。

上图简单介绍了两种方法的流程，碳酸锂制备完成后，还需要经过一系列的检测才可使用。

混合设备：将前驱体和锂盐混合，有干法和湿法之分，干法混合应用较多。

煅烧设备：分为辊道窑和推板窑，性能上还是有所区别的。

作为三元材料制备中的一个比较重要的过程—煅烧，其温度、时间、气氛控制是其中比较重要的参数，煅烧温度高，煅烧时间可以适当缩短，镍含量高，煅烧温度也适当降低，不同的条件所制备出来的材料在电化学性能上也是有区别的。

破碎设备：根据产出的材料的大小，还需进行破碎以及粉磨。

分级、筛选、包装：产出的产品还需要根据粒径的大小筛选后进行包装，筛选设备如下：

除铁：这个过程贯穿于整个三元材料的制备过程，从原材料的筛选、烧结、过筛等等，每一步都需要除铁，设备一般有电磁除铁设备以及管道除铁设备。

性能检测：包括材料的物理指标以及电化学性能，在此之前已专门介绍过，在此不在详述。