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当前三元正极材料主要有三大发展趋势：单晶化、高电压化、高镍化。发展单晶主要是为了提高电池的循环寿命，高镍和高电压主要是为了提高能量密度。
单晶方向，代表性的正极材料企业有振华新材等，高电压方向有厦钨新能、长远锂科等，高镍方向有容百科技、当升科技等。各技术方向交叉发展，比如高镍单晶，代表性企业容百科技等。
一、高镍化：优点
三元正极的第三大趋势：高镍化。高镍化的主要目的是为了提高能量密度。从电子结构来看，钴（Co）的eg轨道为空轨道，t2g轨道与氧（O）的2p轨道有较大重叠，深度脱锂时容易析氧，出现结构塌陷。此外钴的t2g轨道与氧的2p轨道形成π键，作用力较弱，电子易转移。
镍（Ni）的eg轨道与氧的2p轨道重叠非常小，因此理论上镍的eg轨道上电子可以完全失去，镍酸锂的有效容量更高。对于锰，当镍含量超过锰时，锰会转变为4价形态存在，非常稳定。一般而言，在NCM体系中，钴含量越高，倍率性能越好；镍含量越高，克容量越高；锰含量越高，结构越稳定。一般8系三元的克容量可以做到超过mAh/g。
与中低镍材料相比，三元高镍材料的钴含量逐步减少，但是在导电性、锂离子扩散性能等方面，也可以做的很好。电导率方面：NCM为4.9×10-7s/cm，可以做到1.7×10-5s/cm。锂离子扩散系数：5系可以做到10-10级别，8系可以做到10-8级别。
二、高镍化：挑战
与普通三元相比，高镍三元材料性能更活泼，在应用中也带来许多新的挑战。（1）随着镍含量上升，三元正极材料热稳定性下降。（2）循环寿命下降。同样的电解液配方体系等，高镍三元循环性能可能会衰减的更快。（3）高镍材料在制备与存储过程中，更容易与空气中的水和CO2反应，生产LiOH和Li2CO3。进一步影响：正极浆料粘度大，涂布不均匀；与电解液反应；正极电阻增加等。
三、高镍化：制备工艺
高镍中的镍主要以三价形态存在。镍从镍盐到前驱体，都是以二价形态存在。在三元NCM材料中，当锰的含量较高时，Ni3++Mn3+→Ni2++Mn4+，大部分镍是以2价形式存在（LiNi0.5Mn0.5O2）。但是在高镍材料中，镍主要以三价存在（LiNiO2）。
二价镍在空气中难以被氧化成三价，带来影响：（1）高镍材料需要在氧气的气氛下烧结。（2）碳酸锂高温烧结会分解产生CO2，影响二价镍氧化。（3）锂源换成氢氧化锂后对设备腐蚀大。高镍材料，镍含量越高，适宜的烧结温度越低。
高镍三元正极的主要制备流程和普通三元一样，上游的前驱体制备，然后混料、烧结、破碎、表面处理等。高镍三元制备中，前驱体共沉淀时需要碱性更强，锂源一般用氢氧化锂，烧结温度更低，烧结气氛氧气，烧结完以后需要水洗和表面包覆等。
四、高镍化：高镍单晶
与高电压化趋势相同，在高镍材料体系中，采用单晶颗粒，也非常具有潜力。（1）高镍单晶，一般循环性能更好。（2）可以提高安全性。当锂电池过充时，在晶界处会大量产生氧气。采用单晶可以减少产氧，提高安全性。
五、高镍化：高镍高电压
无论是高电压方向，还是高镍方向，主要目标都是为了提高正极材料的克容量。若将两者结合，理论上正极材料的克容量可以达到更高的水平，但是在实际应用中可能面临更大的挑战。高镍高电压更难实现。高镍三元材料在高电压体系下，不仅仅只是晶体结构的表面性能发生恶化，甚至晶体内部的结构也会发生恶化。
来源：新能源创新材料
