中國粉體網訊  鋰離子電池兩種知名的正極材料，鎳鈷錳三元材料和磷酸鐵鋰常被業(yè)內人士進行對比，有時甚至上升到“對決”的關系。然而，筆者近日發(fā)現一篇極具獨創(chuàng)性的文獻，其中研究的是鎳鈷錳三元材料和磷酸鐵鋰復合之后的性能。這兩者的“復合”效果會咋樣呢？在揭開謎底之前，我們首先來了解一下作者。這篇發(fā)表在《電源技術》上的文獻作者是防化研究院的周智勇、張松通、邱景義等五位。防化研究院是中國人民解放軍唯一的防化裝備綜合性科研機構。周智勇博士的研究方向為鋰離子電池集成，而這五位作者其中之一是楊裕生研究員，中國工程院院士。

該文獻選擇用物理方法對Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2和LiFePO4進行復合，以期改善鋰離子電池的電化學性能。在設計的實驗中，分別將兩者以100∶0、70∶30、60∶40、50∶50、40∶60、30∶70、0∶100的質量比進行混合，球磨一定時間，混合均勻后與導電劑按照一定的比例進行混合，然后加入適量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)真空混料制漿，均勻涂覆于集流體鋁箔上，在真空干燥箱中120℃干燥24 h，制得正極極片。然后，在組裝完電池并對材料進行表征之后，得出的結果分析如下；

材料的結構與形貌分析

兩種材料的結晶度良好，可形成理想的固溶體。

在均勻混合過程中，細小的、分散性較好的LiFePO4顆粒易于分布到Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2的顆粒縫隙之間，實現較好的填充效果，進而可增大電池中正極材料的填充量，有利于提高鋰離子電池的比能量。

不同配比的復合對電化學性能的影響

1、相對于單一的LiFePO4，兩者復合材料的放電容量有顯著的提升。

不同配比復合正極材料的循環(huán)曲線

2、隨著Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2質量分數的增加，復合材料的放電容量逐漸提高，且循環(huán)性能也優(yōu)于單一材料。

3、當Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2和LiFePO4的質量比為7∶3時制備的復合電極5次循環(huán)伏安(CV)曲線的重合度最高，說明此時復合材料的極化程度是所有配比里最小的。

不同配比復合正極材料的 CV 曲線

4、當Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2和LiFePO4的質量比為7∶3時所制備的復合電極相對于其他的配比應會表現出更好的循環(huán)性能。

不同配比復合正極材料的交流阻抗圖

5、當Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2和LiFePO4質量比為7∶3時電池的初始放電比容量為150.7mAh/g，循環(huán)60次后的放電比容量為147.6 mAh/g，容量保持率達到97.96%；平均工作電壓為3.72 V(vs.Li+/Li)，顯著高于LiFePO4的3.40 V(vs.Li+/Li)的放電電壓平臺。

小結

通過鎳鈷錳三元材料與磷酸鐵鋰兩種材料的復合，電極反應過程中電荷傳遞的電阻得到了改善，電池的比能量得到了較好的保持，循環(huán)穩(wěn)定性也有了一定的提高。

最后提一點，筆者之所以判斷該文獻“極具獨創(chuàng)性”，一是因為其參考文獻全部源自國外，再者，筆者查閱了幾乎所有的中文文獻數據庫都沒有找到相關題目的其它文獻。另外，在該文獻發(fā)表一年多之后，北京某知名鋰電池企業(yè)就“鎳鈷錳—磷酸鐵鋰復合正極材料”申請了發(fā)明專利。如果有需要詳細了解該文獻及專利的朋友，可以在中國粉體網微信公眾號（ID：cnpowder）后臺留言。

參考文獻

周智勇，張松通，邱景義，等．鎳鈷錳三元材料—磷酸鐵鋰復合及性能研究［J］．電源技術，2016，40(11): 2107-2109．