尖晶石/层状资料混合体系正极资料产业化趋势

在动力电池的实践出产中，混合型正极资料有很广泛的运用。将两种乃至三种不一样类型的正极资料混合用于动力电池的基本思想，是希望在混合正极资料上获得相对于单一正极资料更加均衡的电化学功能，这就需求不一样资料优势互补，然后进步正极资料的全体电化学功能。

在混合型正极资料里边，锂离子在主资猜中的嵌入/脱出行为也许会遭到别的一种辅佐正极资料的影响，乃至锂离子扩散系数和其它资料物性，这些要素都将影响混合型正极资料的充放电曲线。事实上，混合型正极资料首要作用之一即是改进充放电曲线和放电电压(或许state-of-charge, SOC)。

此外，将不一样粒径和粒径散布的正极资料彼此混合能够获得优化的双峰散布，使得资料颗粒之间的空地得到充分利用然后进步电极压实密度，进一步进步电池的能量密度。

就正极资料混合系统而言，简直一切的正极资料之间的彼此混合组合都被研讨过。通过较长时刻的实验和挑选，尖晶石(LMO)混合层状资料(NCA, NMC)、层状资料(LCO，NMC)混合尖晶石、层状资料(NCA,NMC)混合橄榄石(LFP, LFMP)以及层状资料混合层状资料这四种系统获得了实践运用。

尖晶石(LMO)/层状资料(NCA, NMC)混合系统

尖晶石(LMO)混合必定份额的层状资料(NCA, NMC)是现在动力电池上运用得最为广泛的一个正极资料解决方案。LMO混合适当的NCA或许NMC，首要的长处体现在下面几个方面：

中Mn的溶解能够得到必定程度的按捺。Mn的溶解是致使LMO高循环和存储功能变差的首要原因，Mn的溶解与电解液中痕量的HF有很大相关。层状资料NCA或许NMC由于外表的残碱(Li2CO3、LiOH)含量较高，能够恰当中和电解液中的HF。掺混10-30%NCA或许NMC今后，Mn的溶解得到了明显按捺，混合正极的高温循环和存储功能都得到了必定的改进。

混合适当的NCA今后，在高倍率条件下的均匀放电电压更高，而且倍率功能比单一的LMO或许NCA都要超卓。别的，LMO混合适当的NCA或许NMC，还能够进步电芯的能量密度，这些长处无疑对动力电池的实践运用具有实际意义。

可是电池网以为，对尖晶石混合层状资料这个系统需求仔细分析。由于LMO的均匀作业电压高于NCA或许NMC，那么在充电过程中，锂离子首先是嵌入到NCA/NMC中，然后才是嵌入到LMO。也即是说，当充电到截至状况时NCA或许NMC有也许被过充。而放电过程则相反，锂离子首先是从LMO中脱嵌，然后才是从NCA/NMC中脱出。

当放电到较低电压时，LMO有也许被过度复原。也即是说，在LMO混合三元资料过多的情况下，当放电截止电压过低时，一部分NMC中的锂离子也许进入LMO的3V渠道而致使LMO构造遭到破坏，影响电池的循环功能。

恰是由于这些要素，这个混合正极系统的循环性实践上是遭到充放电SOC窗口限制，在相同的SOC条件下，LMO中的锂离子利用率在混合系统能够更高，这实践上将致使LMO在混合资猜中相对于纯组份LMO更快的容量衰减率。

也即是说，在过充或许过放的情况下，这个混合正极系统的循环性也许比独自运用LMO衰减更快。从这个视点而言，LMO混合NCA/NMC在电池循环寿数上也许存在悖论。

锂电池厂商以为，在这个混合系统里边，高作业电压和长存储和循环寿数很难一起具有，由于高电压组份要接受更快的容量衰减。事实上，在这个混合系统里边，电池寿数更多的是由低电压组份(NCA/NMC)奉献的。

尖晶石(LMO)混合必定份额的 NCA或许NMC，在电化学功能上并非最佳。可是，不管是从资料视点和电芯技术的实践请求而言，仍是国内动力电池产业界现在的全体技术水平来看，笔者以为这个混合系统应该是现在中国动力电池最实际的正极资料解决方案。

但遗憾的是，中国在十年前跟从美国挑选了磷酸铁锂动力电池技术道路，直到2012年年底A123破产今后，这个混合正极资料系统才逐步在国内遭到重视。

国际上，LMO混合 NCA/NMC正极系统已经在日韩干流电池厂得到了广泛的运用。比如，日产Leaf电动车选用的是89%LMO-11%NCA混合正极系统，动力电池由AESC汽公司提供，AESC是由日产和NEC合资成立的动力电池公司。美国GM的Volt电动车运用78%LMO-22%NMC混合资料作为正极，动力电池由韩国LG公司出产。

此外，三菱i-MiEV和现代的索纳塔HEV也是选用的这种正极混合系统。除了LG和AESC之外，Samsung SDI、Panasonic、英耐时，Hitachi等都有量产根据LMO/NMC混合正极资料系统的动力电池。