三元電池，三元聚合物電池或是三元聚合物鋰電池等指(zhi)的是三(san)(san)元鋰(li)(li)電(dian)池，那三(san)(san)元鋰(li)(li)電(dian)池是什么呢(ni)？這就要先說制造三(san)(san)元鋰(li)(li)電(dian)池用的三(san)(san)元材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2了。

三元材(cai)料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的結構特點：

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極(ji)材料具有與(yu)LiCoO2相(xiang)似的(de)(de)單一的(de)(de)基(ji)于六(liu)方晶系(xi)的(de)(de)a-NaFeO2型(xing)層狀巖鹽結構(gou)，空間(jian)點群為R3m。鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)占(zhan)據巖鹽結構(gou)（111）面的(de)(de)3a位(wei)，過(guo)渡(du)金(jin)屬離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)占(zhan)據3b位(wei)，氧(yang)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)占(zhan)據6c位(wei)，每(mei)個過(guo)渡(du)金(jin)屬原子(zi)(zi)(zi)(zi)由6個氧(yang)原子(zi)(zi)(zi)(zi)包(bao)圍形(xing)成MO6八面體結構(gou)，而鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)嵌入(ru)過(guo)渡(du)金(jin)屬原子(zi)(zi)(zi)(zi)與(yu)氧(yang)形(xing)成的(de)(de)Ni1/3Co1/3Mn1/3O層。因為二價鎳離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)半(ban)徑（0.069nm）與(yu)鋰(li)(li)離(li)子(zi)(zi)(zi)(zi)的(de)(de)半(ban)徑（0.076nm）

相接近，所(suo)以(yi)少量鎳離子(zi)可能(neng)會(hui)占(zhan)據3a位(wei)，導(dao)致陽離子(zi)混(hun)合(he)占(zhan)位(wei)情(qing)況的(de)(de)出現，而這種(zhong)混(hun)合(he)占(zhan)位(wei)使得(de)材料的(de)(de)電化學性能(neng)變(bian)差。通常在XRD中，將（003）/（104）峰(feng)的(de)(de)強度比以(yi)及（006）/（012）和（018）/（110）峰(feng)的(de)(de)分裂程(cheng)度作為陽離子(zi)混(hun)合(he)占(zhan)位(wei)情(qing)況的(de)(de)標志。一般情(qing)況下，（003）/（104）峰(feng)的(de)(de)強度比高(gao)于(yu)1.2，且（006）/

（012）和（018）/（110）峰出現(xian)明(ming)顯分(fen)裂時(shi)(shi)，層狀結構明(ming)顯，材料的(de)電(dian)化(hua)學性(xing)能優良。LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的(de)晶(jing)胞參(can)數(shu)a=2.8622A、c=14.2278A。在(zai)(zai)晶(jing)格中鎳(nie)、鉆、錳分(fen)別以+2、+3、+4價存在(zai)(zai)，同時(shi)(shi)也存在(zai)(zai)少量的(de)Ni3+和Mn3+，在(zai)(zai)充(chong)放電(dian)過程(cheng)中，除了(le)有Co3+/4+的(de)電(dian)子轉(zhuan)移(yi)外，還存在(zai)(zai)Ni2+/3+和Ni3+的(de)電(dian)子轉(zhuan)移(yi)，這也使得材料具有了(le)更高的(de)比(bi)容量。Mn4+只是(shi)作為一(yi)種結構物質而(er)不參(can)與氧(yang)化(hua)還原(yuan)反應(ying)。Koyama等提出2個描述LiNi1sCou3Mnm3O2晶(jing)體(ti)結構模(mo)型，即具有

[v3xV3]R30°型超結構[Ninaco1sMn1]層的復雜模型，晶(jing)胞參數a=4.904

A.c=13.884A.晶(jing)格(ge)形(xing)(xing)成能(neng)為-0.17eV和CoO2、NiO2和MnO2層有(you)(you)(you)序堆積的(de)簡單模型，晶(jing)格(ge)形(xing)(xing)成能(neng)為+0.06eV。因此，在合適的(de)合成條件(jian)下，完全可以(yi)形(xing)(xing)成第一種模型，這(zhe)種晶(jing)型在充放電過(guo)程中可以(yi)使(shi)晶(jing)格(ge)體(ti)積變化達到最小(xiao)，能(neng)量有(you)(you)(you)所降低，有(you)(you)(you)利(li)于(yu)晶(jing)格(ge)保持穩定。

三元材料(liao)LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的電(dian)化(hua)學性(xing)能及(ji)熱穩定(ding)性(xing)

LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2作為鋰(li)(li)離子(zi)電(dian)(dian)池正極材(cai)料(liao)，具有較高的鋰(li)(li)離子(zi)擴散(san)能力，理論(lun)容量(liang)(liang)(liang)達(da)278mAh/g，在(zai)(zai)充電(dian)(dian)過程中，在(zai)(zai)3.6V～4.6V之間有兩個平(ping)臺，一個在(zai)(zai)3.8V左(zuo)右，另(ling)一個在(zai)(zai)4.5V左(zuo)右，主要歸因(yin)于Ni2+/Ni4+和Co3+/Co4+的2個電(dian)(dian)對，且容量(liang)(liang)(liang)可(ke)達(da)250mAh/s為理論(lun)容量(liang)(liang)(liang)的91%。在(zai)(zai)2.3V~4.6V電(dian)(dian)壓范(fan)圍內(nei)，放電(dian)(dian)比容量(liang)(liang)(liang)為190mAh/g，100次循環后，可(ke)逆比容量(liang)(liang)(liang)比190mAh/g還要多。在(zai)(zai)2.8V～4.3V、

2.8V~4.4V和2.8V~4.5V電(dian)位范圍內進行(xing)電(dian)性(xing)能測試，放電(dian)比容量分別為159

mAh/g、168 mAh/g和177 mAh/g且在不同溫(wen)度下（55℃、75℃、95℃）和不同倍率(lv)放電時充放電，材(cai)料的(de)結構變化均較(jiao)小，具有良(liang)好(hao)的(de)穩定性，高(gao)溫(wen)性能良(liang)好(hao)，但低溫(wen)性能有待改進。

鋰離(li)子電(dian)池(chi)的(de)安全性一直都(dou)是商業化(hua)的(de)一個重要衡量標準，在充電(dian)狀態下與電(dian)解液的(de)熱效應是正極材料(liao)是否適用(yong)于鋰離(li)子電(dian)池(chi)的(de)關(guan)鍵。

DSC測試結果表明，充電(dian)后的LiNi1gCo1gMn1/3O2在250~350℃未發現尖峰(feng)，LiCoO2在160℃和210℃有(you)2個(ge)(ge)放(fang)熱(re)尖峰(feng)，LiNiO2在210℃有(you)一(yi)個(ge)(ge)放(fang)熱(re)尖峰(feng)。三元材(cai)料(liao)在這個(ge)(ge)溫度范圍內也有(you)一(yi)些(xie)放(fang)熱(re)和吸熱(re)反應(ying)，但反應(ying)要溫和得多。