中國(guó)粉體網(wǎng)訊  隨著大規(guī)模儲(chǔ)能和電動(dòng)車的快速發(fā)展，對(duì)鋰離子電池正極材料的產(chǎn)品質(zhì)量提出了越來越嚴(yán)格的要求。為滿足市場(chǎng)對(duì)正極材料的高品質(zhì)要求，自動(dòng)化、智能化的大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)和裝備技術(shù)就顯得越來越重要。以下是三元正極材料的主要制備方法盤點(diǎn)。

固相法

三元材料固相法通常直接將鎳源、鈷源、錳源和鋰源經(jīng)過機(jī)械混合，隨后經(jīng)過煅燒得到三元正極材料，是鋰離子電池三元鎳鈷錳正極材料工業(yè)化生產(chǎn)的方法之一。但是，固相法制備的產(chǎn)品形貌不均勻，顆粒尺寸分布寬泛、電化學(xué)性能較差，并且長(zhǎng)時(shí)間高溫煅燒（大于24h，100℃左右）能耗大成本高，限制了固相法的發(fā)展和應(yīng)用。

共沉淀法

共沉淀法指將反應(yīng)物溶于溶劑中后，繼而引入沉淀劑使得反應(yīng)物同時(shí)沉淀析出的濕法化學(xué)制備技術(shù)。共沉淀方法操作相對(duì)簡(jiǎn)單，同時(shí)在沉淀過程中，可以通過精準(zhǔn)地控制沉淀?xiàng)l件（pH值、濃度、絡(luò)合劑、表面活性劑、溶劑組成等），實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)物的形貌和尺寸的調(diào)控。目前，三元鎳鈷錳正極材料共沉淀反應(yīng)研究中，常用沉淀劑有氫氧化物、碳酸鹽和草酸鹽。

共沉淀法合成三元材料裝置示意圖

溶膠-凝膠法

溶膠-凝膠法是采用金屬鹽與絡(luò)合劑絡(luò)合形成溶膠，繼而蒸發(fā)溶劑得到凝膠的方法，這種方法可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物分子水平上的混合，制備的材料元素分布均勻。但溶膠-凝膠法反應(yīng)周期長(zhǎng)，處理過程復(fù)雜，工業(yè)化難度較大。

模板法

模板法指采用具有一定形貌或是結(jié)構(gòu)的前驅(qū)體物質(zhì)，通過拓?fù)湫��?yīng)使最終產(chǎn)物能夠?qū)⒛０鍎┬蚊怖^承并保持下來，是一種常見的制備具有一定形貌三元正極材料的方法。

模板法合成三元材料流程圖

水熱法

水熱法是指在高溫高壓的過飽和液相溶液中進(jìn)行化學(xué)合成的方法，屬于濕化學(xué)法合成的一種。水熱法制備的三元材料顆粒均勻、結(jié)晶度高，且反應(yīng)過程易控制、生產(chǎn)成本低。但水熱反應(yīng)設(shè)備昂貴，制備過程安全性能差，使得其工業(yè)化程度仍然較低。

熱聚合法

一些單體分子，在高溫下可以產(chǎn)生自由基進(jìn)行聚合形成高分子，即為熱聚合反應(yīng)，人們可以利用此反應(yīng)進(jìn)行金屬氧化物粉體的制備。

熱聚合法合成三元材料流程圖

隨著固定儲(chǔ)能和移動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，拉動(dòng)了鋰離子電池正極材料的技術(shù)進(jìn)步。在正極材料制備技術(shù)的發(fā)展過程中，以前側(cè)重單元技術(shù)工藝的研發(fā)，主要通過材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控來優(yōu)化材料加工性能和電化學(xué)性能。而未來的大規(guī)模智能制造，一方面仍然需要關(guān)注單元技術(shù)工藝的可規(guī)模性，更需要關(guān)注單元技術(shù)工藝之間的反饋與聯(lián)動(dòng)效率，從而提高大規(guī)模制造過程的能效，提高產(chǎn)品穩(wěn)定性。

參考來源：

邵奕嘉.三元鎳鈷錳正極材料的制備及改性

王莉.鋰離子電池正極材料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展

鄒邦坤.鋰離子電池三元正極材料的研究進(jìn)展

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/墨玉）

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