让镍钴锰三元材料与磷酸铁锂“复合”会怎样？

锂离子电池两种知名的正极材料，镍钴锰三元材料和磷酸铁锂常被业内人士进行对比，有时甚至上升到“对决”的关系。然而，笔者近日发现一篇极具独创性的文献，其中研究的是镍钴锰三元材料和磷酸铁锂复合之后的性能。这两者的“复合”效果会咋样呢？在揭开谜底之前，我们首先来了解一下作者。这篇发表在《电源技术》上的文献作者是防化研究院的周智勇、张松通、邱景义等五位。防化研究院是中国人民解放军唯一的防化装备综合性科研机构。周智勇博士的研究方向为锂离子电池集成，而这五位作者其中之一是杨裕生研究员，中国工程院院士。

该文献选择用物理方法对Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2和LiFePO4进行复合，以期改善锂离子电池的电化学性能。在设计的实验中，分别将两者以100∶0、70∶30、60∶40、50∶50、40∶60、30∶70、0∶100的质量比进行混合，球磨一定时间，混合均匀后与导电剂按照一定的比例进行混合，然后加入适量的N-甲基吡咯烷酮(NMP)真空混料制浆，均匀涂覆于集流体铝箔上，在真空干燥箱中120℃干燥24h，制得正极极片。然后，在组装完电池并对材料进行表征之后，得出的结果分析如下；

材料的结构与形貌分析

两种材料的结晶度良好，可形成理想的固溶体。

在均匀混合过程中，细小的、分散性较好的LiFePO4颗粒易于分布到Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2的颗粒缝隙之间，实现较好的填充效果，进而可增大电池中正极材料的填充量，有利于提高锂离子电池的比能量。

不同配比的复合对电化学性能的影响

1、相对于单一的LiFePO4，两者复合材料的放电容量有显著的提升。

2、随着Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2质量分数的增加，复合材料的放电容量逐渐提高，且循环性能也优于单一材料。

3、当Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2和LiFePO4的质量比为7∶3时制备的复合电极5次循环伏安(CV)曲线的重合度最高，说明此时复合材料的极化程度是所有配比里最小的。

4、当Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2和LiFePO4的质量比为7∶3时所制备的复合电极相对于其他的配比应会表现出更好的循环性能。

5、当Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2和LiFePO4质量比为7∶3时电池的初始放电比容量为150.7mAh/g，循环60次后的放电比容量为147.6mAh/g，容量保持率达到97.96%；平均工作电压为3.72V(vs.Li+/Li)，显著高于LiFePO4的3.40V(vs.Li+/Li)的放电电压平台。

小结

通过镍钴锰三元材料与磷酸铁锂两种材料的复合，电极反应过程中电荷传递的电阻得到了改善，电池的比能量得到了较好的保持，循环稳定性也有了一定的提高。

最后提一点，笔者之所以判断该文献“极具独创性”，一是因为其参考文献全部源自国外，再者，笔者查阅了几乎所有的中文文献数据库都没有找到相关题目的其它文献。另外，在该文献发表一年多之后，北京某知名锂电池企业就“镍钴锰—磷酸铁锂复合正极材料”申请了发明专利。如果有需要详细了解该文献及专利的朋友，可以在中国粉体网微信公众号（ID：cnpowder）后台留言。