三元材料合成反应过程中两个热分解反应

接着新相B核的成长。通常，热分解例如：三元材料合成反应过程中首先发生两个热分解反应。锂盐的热分解和三元前驱体（氢氧化物或碳酸盐）的分解。锂盐包括碳酸锂和氢氧化锂。从室温至150℃发生LiOH．H：O脱去结晶水的反应：LiOH' H20cs)——+LiOH(s)+H20(g)LiOH的熔化温度在470℃左右，沸点925℃，1625℃完全分解。

但是在过渡金属氧化物存在的情况下，由于过渡金属离子的催化作用，使其在500℃左右开始后分解，反应：2LiOH(。)——-．Li20+H，0L12CO，分解，Li2C03的分解温度在1310℃，但是在过渡金属氧化物存在的情况下，由于过渡金属离子的催化作用，使其在500℃左右开始后分解，发生下面的反应：Li2C03——一L120+C02三元前驱体的分解成氧化物(250～400℃)：M(OH)2(s)——叫MO(s)+H20(g)(a)和(b)分别给出了用LiOH．H20祁L12C03作锂盐与NCM(OH)2(523)混合后的热分析曲线，可以看出三元前驱体的分解均发生在250～400℃之间。

LiOH-H20作锂盐与NCM(OH)，(523)混合后的热分析曲线温度／℃(b) Li2CO，作锂盐与NCM(OH)：(523)混合后的热分析曲线NCM 523热分析曲线高温下使用两种以上金属氧化物或盐类的混合物发生反应而制备粉体的方法，可以分为两种类型：Ar。)+Bc。)一C(。)Acs)+Bc。)一C(。)+D(曲固相化学反应时，在A(。)和B(。)的接触面开始反应，反应靠生成物C(。)中离子扩散进行。通常，固相中的离子扩散速率较慢，所以需要在高温下长时间的焙烧。三元材料高温制备过程中固相化学反应发生在450～8000C之间。

450 0C之后锂盐分解成氧化物Li：0，共沉淀的三元前驱体也分解成氧化物MO，4500C以后发生如下反应：0.5Li20+M0+0.2502——,LiM02由于反应需要一定的0：，所以反应过程中有必要通入一定压力的氧气。在一定的高温条件下Li：0与MO的晶粒界面发生反应，生成层状化合物LiM02，这种反应的第一阶段是在晶粒界面或界面邻近的反应物晶格中生成LiMO：

晶核，实现这步是相当困难的，因为生成的晶核与反应物结构不同。因此成核反应需要通过反应物界面结构的重新排列，其中包括结构中阴、阳离子键的断裂和重新结合。Li：O晶格中的Li+从Li20晶格中脱出，扩散进入MO晶格中的氧八面体的八面体空位。高温下有利于晶核的生成。决定这个反应的控制步骤应该是Li+和M2+在晶格中的扩散。

高温固相合成反应中的几个问题影响固相反应速率的有三个主要因素：首先是反应物固体的表面积和反应物间的接触面积；其次是生成物的成核速率；第三是相界面间离子犷散速率。

增加反应物固体的表面积和反应物间的接触面积可以通过充分研磨使反应物混合均匀，反应物颗粒充分接触，另外反应物的比表面和反应活性要高。三元材料的合成过程中，首先采用共沉淀的方法制备了NCM三元材料前驱体，使Ni、Co、Mn按照一定的比例均匀分布在前驱体中，这是十分重要的。另外在高温固相合成之前，将共沉淀的前驱体和锂盐充分混合，

使不同反应物颗粒之间充分接触，对于合成出合格产品也是非常重要的。通过充分破碎，或通过各种化学途径制备粒度细、比表面大、活性高的反应物原料。将反应物充分研磨混合均匀，反应物的高比表面和充分混合是非常重要的。如果原料固体结构与生成物结构相似，则结构重排较方便，成核较容易。例如用MgO+Al203合成MgAl204，由于Mg0和尖晶石MgAl20。

结构中氧离子结构排列相似，因此易在Mg0界面上或界面邻近的格内通过局部规整反应或取向规正反应生成MgAl20。晶核，或进一步晶体生长。在制备方法、反应条件和反应物的选取等方面应着眼于原料反应性的提高，促进固相反应的进行是非常有用的。例如在进行固相反应之前制取粒度细，高比表面、非晶态或介稳相；新沉淀、新分解等新生态反应原科，这些反应物往往由于结构的不稳定性而呈现很高的反应活性。由于固相反应是复相反应，反应主要在界面上进行，反应的控制步骤是离子的相间扩散，因此此类反应生成物的组成和结构往往呈现非计量性和非均匀性。例如在三元材料合成中，