论文推荐丨 四川时代新能源科技有限公司郑德兵工程师：镍钴锰三元正极材料性能增强策略的研究进展

镍钴锰三元正极材料性能增强策略的研究进展

作者

郑德兵1, 杜先锋2, 宋方亨2

单位

1. 四川时代新能源科技有限公司；

2. 宜宾光原锂电材料有限公司

引用格式

郑德兵，杜先锋，宋方亨.镍钴锰三元正极材料性能增强策略的研究进展[J].洁净煤技术，2025，31（1）：159-172.

ZHENG Debing，DU Xianfeng，SONG Fangheng.Progress in performance strengthening strategies of Ni–Co–Mn ternary cathode materials[J].Clean Coal Technology，2025，31（1）：159-172.

关键词

镍钴锰三元正极材料；循环稳定性差；元素掺杂；表面包覆；性能增强

摘要

作为新型绿色能源，锂离子电池已在众多领域表现出可取代传统石化能源的巨大潜力，为践行绿色可持续发展、减少碳排放做出了显著贡献，电池材料作为锂离子电池的重要组成部分，其性能决定了锂离子电池未来的发展空间，现阶段锂离子电池负极材料已相对成熟和稳定，而锂离子电池正极材料种类多样，可调控因素较多，发展空间巨大，是锂离子电池快速发展最为关键的单元。镍钴锰三元正极材料具有能量密度高、环境友好、容量可逆等优点，被认为是现在和未来最有潜力的正极材料之一。近年来，镍钴锰三元正极材料已展示出强大的商业潜力，与此同时，人们对镍钴锰三元正极材料也提出了更高的要求，受制于正极材料循环稳定性差的本质问题，导致其实际性能与理论性能之间差值较大，鉴于其丰富的可调控性，镍钴锰三元正极材料性能提升空间巨大。主要探讨了镍钴锰三元正极材料存在的各项问题，包括Ni/Li混排、表面残碱、活性氧释放、过渡金属离子溶解以及晶界间裂纹，并阐述了元素掺杂、表面包覆以及元素掺杂和表面包覆协同效应等性能增强策略对镍钴锰三元正极材料性能的影响及作用机制，以期为该领域的科研工作者提供新的研究思路，以激发更多的创新见解，促进镍钴锰三元正极材料的快速发展。

文章结构

0  引　　言

1  NCM所面临的问题

1.1  Ni/Li混排

1.2  表面的副反应

1.3  过渡金属离子溶解

1.4  晶界间的裂纹

2  解决方法

2.1  元素掺杂处理

2.2  元素掺杂的典型案例

2.3  表面包覆

2.4  元素掺杂和表面包覆

3  结　　语

重要图表

图 1 NCM结构示意图和锂离子扩散路径示意

图 2 循环 200 次后的电极 SEM 图像

图 3 Mg和Zr共掺杂的LiNi0.925Co0.03Mn0.045O2正极材料示意

图 4 电极SEM图像

图 5 NCM、PNCM和TPNCM在3.0～4.5 V的循环性能

策划丨常明然

责编丨刘雅清

编辑丨李莎

审核丨常明然