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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 电化基础 » 请教关于锂电池镍钴锰三元材料问题（关于NCM含Ni量越高克容量越高，及与水反映问题）
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山涧怡轩

银虫 (小有名气)

[求助] 请教关于锂电池镍钴锰三元材料问题（关于NCM含Ni量越高克容量越高，及与水反映问题） 已有1人参与

如标题请教如下几个问题：
1、锂电正极材料三元NCM为什么Ni含量越高克容量越高？
2、为什么Ni含量越高，对制程中水份控制要求越严格？（811NCM很容易与水反应，为什么？）
3、高NiNCM或者NCA与水如何反应，会影响电芯哪些性能，为什么？

（刚入锂电行业新手，望各位不吝赐教！）
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1楼 2016-03-03 09:40:27
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solosoull

木虫 (正式写手)
Ni2+--Ni4+价态升高二价，Co可以从Co3+---Co4+，Mn一般认为不提供容量，所以Ni越多容量越高，而Ni越高越容易发生Li和Ni的金属离子混排，对制备过程要求增加，且Ni含量越高，制备出的三元材料的碱性越强，容易吸水，进一步还可能与CO2反应生成Li2CO3，所以高镍材料搅拌涂布一般加添加剂，防止其吸水成果冻状。
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山涧怡轩
9楼2016-03-05 10:53:14
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solosoull

木虫 (正式写手)
引用回帖:
11楼: Originally posted by 山涧怡轩 at 2016-03-05 19:42:51
顺着这个问题再问一个呗，那811的NCM和NCA在那些性能上有区别呢？或者说掺Mn和掺Al各自出于什么目的的？
...

个人理解：NCA已经研究得比较透彻，商业化也很久了，只是国内很难做出高端的产品，NCM811还没有实现产业化，两者在性能方面容量差不多，安全性能也不太好，具体细致的差别我也没有认真比较过，还请等大神回答，我只是菜鸟级别，所知甚少，其实我认为NCM是三元，因为Co和Mn都占10%的组分，不能说是掺杂Mn（因为分量还是挺大），当然Mn还是骨架作用，而Al在NCA中5%，比较少，可以认为是NiCo二元材料掺杂Al，根据我了解，Al的加入提高了结构稳定性，Al与O可以结合成较强的化学键，同时也提高了安全性。高镍类NCM目前没能商业化貌似还是由于结构不稳定（Mn的迁移，表面尖晶石化等）造成的容量衰减严重，具体的原因还是需要专业人士解答。。
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12楼2016-03-05 21:05:31
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PokerFace12

新虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
山涧怡轩: 金币+10, ★★★很有帮助 2016-03-04 08:39:48
第三个问题 ：三元材料当镍含量高当 Ni＞0.6时，很容易与空气中水和二氧化碳反应生成碳酸锂和氢氧化锂，氢氧化锂与电解液中LiPF6反应生成HF，碳酸锂高温会产生严重胀气，尤其是充电过程。不过可以通过添加剂改善。
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山涧怡轩
顺其自然
2楼2016-03-03 10:09:53
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无名伊夫

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
山涧怡轩: 金币+20, ★★★很有帮助 2016-03-04 08:39:22
第一个问题：电化学反应实际上氧化还原反应，Ni比Co、Mn多一个电子的转移，所以高Ni的克容量要高。
第二个问题：高Ni体系的材料表面碱性强，容易吸水。
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5楼2016-03-04 08:21:55
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普通回帖

山涧怡轩

银虫 (小有名气)
送红花一朵
引用回帖:
2楼: Originally posted by PokerFace12 at 2016-03-03 10:09:53
第三个问题 ：三元材料当镍含量高当 Ni＞0.6时，很容易与空气中水和二氧化碳反应生成碳酸锂和氢氧化锂，氢氧化锂与电解液中LiPF6反应生成HF，碳酸锂高温会产生严重胀气，尤其是充电过程。不过可以通过添加剂改善。

谢谢指教，能不能把第一个问题也回答一下呢？

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3楼2016-03-03 18:45:35
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高原锂

新虫 (小有名气)
回答你第一个问题。你去看单独的镍酸锂容量比猛酸锂和钴酸锂高。但是他们三者优缺点不一样，三元材料是一种协同效应。镍多，容量高。钴多，倍率性能好。锰多，安全性好。希望你解决你的疑问

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4楼2016-03-04 00:55:37
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PokerFace12

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
3楼: Originally posted by 山涧怡轩 at 2016-03-03 18:45:35
谢谢指教，能不能把第一个问题也回答一下呢？
...

2.7-4.2V范围，镍含量增高，容量增高，但循环性能，安全性能都在下降。具体原因不是很清楚，大概原因就是与三元材料能带分布有关。
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顺其自然
6楼2016-03-04 12:38:05
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lliang157

木虫 (著名写手)
曾经也遇到这样的疑惑，然后看文献慢慢自己总结了
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7楼2016-03-04 14:18:46
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山涧怡轩

银虫 (小有名气)
引用回帖:
7楼: Originally posted by lliang157 at 2016-03-04 14:18:46
曾经也遇到这样的疑惑，然后看文献慢慢自己总结了

那分享一下心得呗，或者给推荐几篇相关文献也好啊。

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8楼2016-03-04 16:09:26
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lengjian6666

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
9楼: Originally posted by solosoull at 2016-03-05 10:53:14
Ni2+--Ni4+价态升高二价，Co可以从Co3+---Co4+，Mn一般认为不提供容量，所以Ni越多容量越高，而Ni越高越容易发生Li和Ni的金属离子混排，对制备过程要求增加，且Ni含量越高，制备出的三元材料的碱性越强，容易吸水， ...

谢谢高人，学习了
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勇往直前！！
10楼2016-03-05 11:48:22
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