粉体百科：三元正极材料制备方法大盘点

中国粉体网讯  随着大规模储能和电动车的快速发展，对锂离子电池正极材料的产品质量提出了越来越严格的要求。为满足市场对正极材料的高品质要求，自动化、智能化的大规模生产技术和装备技术就显得越来越重要。以下是三元正极材料的主要制备方法盘点。

固相法

三元材料固相法通常直接将镍源、钴源、锰源和锂源经过机械混合，随后经过煅烧得到三元正极材料，是锂离子电池三元镍钴锰正极材料工业化生产的方法之一。但是，固相法制备的产品形貌不均匀，颗粒尺寸分布宽泛、电化学性能较差，并且长时间高温煅烧（大于24h，100℃左右）能耗大成本高，限制了固相法的发展和应用。

共沉淀法

共沉淀法指将反应物溶于溶剂中后，继而引入沉淀剂使得反应物同时沉淀析出的湿法化学制备技术。共沉淀方法操作相对简单，同时在沉淀过程中，可以通过精准地控制沉淀条件（pH值、浓度、络合剂、表面活性剂、溶剂组成等），实现对产物的形貌和尺寸的调控。目前，三元镍钴锰正极材料共沉淀反应研究中，常用沉淀剂有氢氧化物、碳酸盐和草酸盐。

共沉淀法合成三元材料装置示意图

溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是采用金属盐与络合剂络合形成溶胶，继而蒸发溶剂得到凝胶的方法，这种方法可以在短时间内实现反应物分子水平上的混合，制备的材料元素分布均匀。但溶胶-凝胶法反应周期长，处理过程复杂，工业化难度较大。

模板法

模板法指采用具有一定形貌或是结构的前驱体物质，通过拓扑效应使最终产物能够将模板剂形貌继承并保持下来，是一种常见的制备具有一定形貌三元正极材料的方法。

模板法合成三元材料流程图

水热法

水热法是指在高温高压的过饱和液相溶液中进行化学合成的方法，属于湿化学法合成的一种。水热法制备的三元材料颗粒均匀、结晶度高，且反应过程易控制、生产成本低。但水热反应设备昂贵，制备过程安全性能差，使得其工业化程度仍然较低。

热聚合法

一些单体分子，在高温下可以产生自由基进行聚合形成高分子，即为热聚合反应，人们可以利用此反应进行金属氧化物粉体的制备。

热聚合法合成三元材料流程图

随着固定储能和移动储能产业的快速发展，拉动了锂离子电池正极材料的技术进步。在正极材料制备技术的发展过程中，以前侧重单元技术工艺的研发，主要通过材料的结构调控来优化材料加工性能和电化学性能。而未来的大规模智能制造，一方面仍然需要关注单元技术工艺的可规模性，更需要关注单元技术工艺之间的反馈与联动效率，从而提高大规模制造过程的能效，提高产品稳定性。

参考来源：

邵奕嘉.三元镍钴锰正极材料的制备及改性

王莉.锂离子电池正极材料生产技术的发展

邹邦坤.锂离子电池三元正极材料的研究进展

（中国粉体网编辑整理/墨玉）

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