鈷酸鋰作為鋰離子電池正極材料的鼻祖，從1980年至今，從來(lái)沒(méi)有間斷過(guò)對(duì)它性能的探索，至今為止，鈷酸鋰在電子產(chǎn)品鋰離子電池中依然占有90%左右的市場(chǎng)，其實(shí)，鈷酸鋰能夠有今天的地位，并不是因?yàn)樗鼪](méi)有缺陷，鈷酸鋰經(jīng)過(guò)了30年的發(fā)展，性能的發(fā)揮已臻極限，這些在稍后的分析中會(huì)詳細(xì)的加以說(shuō)明，我認(rèn)為，鈷酸鋰最大的優(yōu)勢(shì)在于它真正找到了適合自己的領(lǐng)域，也正應(yīng)了一句話，適合的就是最好的。

　　其實(shí)鈷酸鋰有很多不盡如人意的地方，比如說(shuō)，他的安全性與耐過(guò)充性不好，對(duì)于稀缺的鈷資源的依賴性，循環(huán)性能相對(duì)較差等等，這些缺陷也注定鈷酸鋰不可能在動(dòng)力方面占有一席之地，這也使其避開(kāi)了與其他錳系材料和磷酸體系材料在激烈的動(dòng)力市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，一心一意的致力于3C市場(chǎng)，更重要的是，它的諸多缺陷在3C領(lǐng)域得到了很好的掩蓋，高容量的小型3C鋰電池對(duì)于安全性，耐過(guò)充性都沒(méi)有什么苛刻的要求，而500周以上的循環(huán)就可以基本滿足需求，盡管鈷的價(jià)格很高，但是由于合成工藝簡(jiǎn)單以及3C產(chǎn)品豐厚的利潤(rùn)回報(bào)，最重要的是，在目前常規(guī)的正極材料中，鈷酸鋰幾乎擁有最高的能量密度，盡管鎳酸鋰和NCA以及高鎳三元的能量密度比起鈷酸鋰都有不同的優(yōu)勢(shì)，但是工藝的不成熟等一系列原因，使得鈷酸鋰的主流地位一直無(wú)法撼動(dòng)。

　　但是，也就是在最近，由于3C產(chǎn)品對(duì)于能量密度的空前需求，在高能量密度新材料異軍突起的今天，鈷酸鋰在能量密度方面的缺陷空前暴露：

　　首先從克容量來(lái)說(shuō)，鈷酸鋰擁有275mAh/g的理論值，但由于能帶的頂部相重合，導(dǎo)致Li1-xCoO2在深度放電時(shí)，在O2-和2P能帶引入大量孔洞，當(dāng)脫鋰量x>0.5時(shí)會(huì)促使其晶格中脫出氧，使其晶體結(jié)構(gòu)具有不穩(wěn)定性，所以鈷酸鋰的實(shí)際可逆比容量一般在140左右，而且在常規(guī)電壓下不會(huì)有進(jìn)一步的提升。

　　從壓實(shí)密度方面來(lái)說(shuō)，鈷酸鋰是目前電極加工性能最好的正極材料，形貌控制已經(jīng)趨于完美，目前它的壓實(shí)密度也達(dá)到了其本身的極限，幾乎不可能有再度提升的空間。

　　從高電壓方向來(lái)說(shuō)，鈷酸鋰另一個(gè)致命的缺陷就是對(duì)高電壓的敏感，當(dāng)然，普通的鈷酸鋰配合好的高壓電解液，4.35V下，循環(huán)性上還是可以勉強(qiáng)達(dá)到要求，而且通過(guò)Mg元素等的摻雜，使其具有更高電壓下的潛力，然而，普通的鈷酸鋰在4.35V下已經(jīng)是極限，通過(guò)摻雜改性的鈷酸鋰盡管可以耐受更高的電壓，但是元素?fù)诫s又增加了鈷酸鋰的加工成本，最重要的是，三元材料在高電壓下已經(jīng)凸顯出優(yōu)于鈷酸鋰的能量密度優(yōu)勢(shì)，而且基于本身對(duì)更高電壓的潛力，對(duì)鈷酸鋰的威脅日益增加。

　　三元材料的實(shí)際應(yīng)用是從2001年氫氧化物共沉淀法的興起而開(kāi)始的，采用該方法制備的材料具有完整的層狀結(jié)構(gòu)，電化學(xué)性能十分優(yōu)異，在實(shí)驗(yàn)室中幾乎沒(méi)有缺陷，甚至很多人認(rèn)為，三元材料由于其成本的優(yōu)勢(shì)以及對(duì)于環(huán)境的相對(duì)友好，會(huì)很快取代鈷酸鋰，然而，十年過(guò)去了，三元材料并沒(méi)能取代鈷酸鋰，人們看到了三元材料的巨大優(yōu)勢(shì)，然而，看到更多的還是從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的坎坷。

　　一種好的產(chǎn)業(yè)化工藝，除了簡(jiǎn)便可行之外，還需要綜合關(guān)注材料的各方面性能，氫氧化物共沉淀法，制備的三元材料，很難單獨(dú)使用，原因是小顆粒的二次團(tuán)聚體，在輥壓中很容易發(fā)生破碎，即使把團(tuán)聚體做的致密圓滑也很難保證材料在高壓實(shí)下的形貌保持，韓國(guó)的專家曾經(jīng)在一次會(huì)議上模擬不同壓力下三元材料的顆粒破碎情況，發(fā)現(xiàn)，即使壓力不是很高，仍然會(huì)有15%以上的小球發(fā)生破碎，當(dāng)然，隨著合成工藝的不斷完善，目前的三元已經(jīng)可以有3.3-3.5的壓實(shí)密度，在這一區(qū)間內(nèi)可以有較好的電化學(xué)性能發(fā)揮，在這里需要說(shuō)明的是，其實(shí)現(xiàn)在的三元材料并不是不能壓實(shí)，而是高壓實(shí)下，二次顆粒破碎，必然導(dǎo)致活性材料與粘結(jié)劑導(dǎo)電劑的接觸不緊密，進(jìn)而引起極化，使電極性能變差，目前主要的解決方案是和鈷酸鋰混合使用，一次顆粒的鈷酸鋰為三元材料提供支撐，保證好的電極加工性能，此外，一些廠家把鈷酸鋰和三元混合燒結(jié)，推出一種克容量高于鈷酸鋰，壓實(shí)密度達(dá)到3.95的材料，既提高了電極加工性能，又相對(duì)提高了材料的穩(wěn)定性，但是這種材料的成本比較高，而且能量密度始終不能超越現(xiàn)在鈷酸鋰的水平。這也給三元材料的工藝提出新的挑戰(zhàn)。

　　其實(shí)，鈷酸鋰的真密度約為5.1，三元材料（111為例）約為4.8，但是目前工藝下的極限壓實(shí)卻差別很大（鈷酸鋰4.2，三元3.6），此外，由于4.35V的電解液在國(guó)內(nèi)遲遲不能產(chǎn)業(yè)化，導(dǎo)致了三元材料盡管具備成本優(yōu)勢(shì)，卻始終只能再中低端電子產(chǎn)品和某些動(dòng)力領(lǐng)域使用。

　　所以，在現(xiàn)階段，從材料角度來(lái)看，如何提高三元的壓實(shí)密度是一個(gè)最現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題，保證三元材料層狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，以使其有理論克容量發(fā)揮的前提下，如果能夠把壓實(shí)密度提升10%，三元材料的能量密度就可以達(dá)到高端鈷酸鋰的水準(zhǔn)，基于其成本優(yōu)勢(shì)，更高的安全性以及良好的高電壓潛力，三元材料取代鈷酸鋰將不再僅僅是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的預(yù)見(jiàn)。

　　關(guān)于這個(gè)方面，我們根據(jù)鈷酸鋰的思路，把三元材料做成類(lèi)鈷酸鋰的一次類(lèi)球形顆粒(說(shuō)起來(lái)似乎很容易，但是三元一次顆粒的生長(zhǎng)環(huán)境需要嚴(yán)格的控制，為了保證形貌的控制和產(chǎn)品的一致性，從前軀體開(kāi)始就是自主制備)，在形貌上已經(jīng)十分接近鈷酸鋰，考慮到三元材料倍率性能不及鈷酸鋰，我們也設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的粒徑分布，盡量使其倍率性，穩(wěn)定性和能量密度達(dá)到平衡，以前的LNCM-35已經(jīng)可以達(dá)到3.7-3.9的壓實(shí)，目前改進(jìn)工藝后的新材料的壓實(shí)預(yù)計(jì)可以有進(jìn)一步的提高，此外，針對(duì)目前主流的532市場(chǎng)，我們新一批次的532產(chǎn)品LNCM-50也即將面世，在保證3.6以上壓實(shí)的同時(shí)，更好的提高其穩(wěn)定性是我們目前的主題。