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三元正极材料/镍钴锰酸锂 |
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三元材料由于具有高电压窗口，受到了越来越多的关注与研究。然而，由于目前商业用的碳酸酯基电解液电化学稳定窗口低，高压正极材料至今仍未产业化。
当电池电压达到4.5 (vs.Li/Li+)左右时电解液便开始发生剧烈的氧化分解，导致电池的嵌脱锂反应无法正常进行。通过开发和应用新型的高压电解液体系或者高压成膜添加剂来提高电极/电解液界面的稳定性是研发高电压型电解液的有效途径
在储能体系中，目前主要以离子液体、二腈类有机物和砜类有机溶剂，作为高电压三元材料的电解液。具有低熔点、不可燃、低蒸汽压和高离子电导率的离子液体表现出了的电化学稳定性能，受到了广泛的研究。
将具有高压稳定性的新型溶剂全部或部分代替目前常用的碳酸酯溶剂确实能有效提高电解液的氧化稳定性。并且大部分的新型有机溶剂具有可燃性低等优点，有望从根本上提高锂离子电池的安全性能，但大部分的新型溶剂还原稳定性差和粘度高，导致电池负极材料的循环稳定性及电池的倍率性能降低。
制备三元正极材料的主要方法中，固相法、共沉淀法和溶胶凝胶法都需要通过高温烧结数小时，耗能大，制备工艺复杂。微波加热是在电磁场中材料产生介质损耗而引起的体加热，加热速度快且均匀，合成的材料往往也具有更的结构和性能，是一种非常有潜力的合成正极材料的方式。
采用传统的高温煅烧法制备三元正极材料时，需要的合成温度高、煅烧时间长，能量损失大。
研究发现，在低温等离子体环境中，各反应物的化学活性高，化学反应速度快，可以实现三元正极材料的快速制备。将镍钴锰的氧化物与碳酸锂混合均匀，然后在放入等离子体发生装置中，在通入氧气的条件下，600℃反应20~60 分钟得到三元正极材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2。
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