2021年3月18日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應用分會聯(lián)合電池中國網(wǎng)共同舉辦的第二屆新能源汽車及動力電池（CIBF深圳）國際交流會在深圳隆重召開。大會期間，蜂巢能源科技有限公司材料事業(yè)部總經(jīng)理李子郯以《無鈷正極材料技術與應用》為題發(fā)表了主題報告。

以下為演講實錄：

我是蜂巢能源材料事業(yè)部李子郯，今天主要是給大家分享蜂巢能源無鈷正極材料的開發(fā)進展和應用。無鈷材料從廣義來說是分4種：1.鈷酸鋰；2.磷酸鐵鋰；3.立方晶體；4.高電壓型5V立方晶體。今天我講的是三元層狀結構的無鈷材料，就是把鈷去掉。

（圖）這是材料的結構，屬于六方晶體，這是鈷酸鋰和三元的結構，有金屬層、鋰金屬層，從排布來看，這種排布是最低能量，4價鎳是很活潑了。最右邊是三元的熱擴散圖，從鈷、鎳、錳三種元素合成的材料，顏色越紅越穩(wěn)定，所以，我們開始進行無鈷材料、二元材料的設計就是下面這一條線路，錳和鎳，沒有鈷，50%是鎳，50是錳是最穩(wěn)定的。我們就從黑色、深藍到淺藍的鎳錳的比例來設計這一款材料。

隨著鎳含量的升高，容量非常高，但是無鈷材料因為沒有鈷，錳多了，自然會帶來2價鎳就多了，2價鎳混排就比較嚴重了，大家可以看一個數(shù)據(jù)，2元無鈷的鋰鎳混排還是比較多了，跟三元材料相比，容量還是偏低的。

（圖）這是我們公司二元無鈷材料開發(fā)過程，這是國際學術機構對無鈷材料的開發(fā)過程，2003年開始，日本就開發(fā)了5050的鎳錳酸鋰，但循環(huán)比較差。2006年，采用離子交換法開發(fā)第一鎳鋰混排的5050材料，容量高達183毫安/克。去年北大做了高錳系的，容量高達250以上，這就屬于富鋰錳級的范疇了。同一年，開發(fā)了5644的，他們認為含鎳量5644比5050的情況更好。2015年，大家對于高鎳熱穩(wěn)定性都不是很滿意，但從學術上看，對于90以上的三元材料有鈷和沒鈷，大家覺得有鈷的安全性更好一些，從他們的研究得出來的結論，有鈷反而不好，還不如鎳和錳。2020年，鎳90NCM和NCA，沒有鈷比有鈷的好多了。最近南理工的項教授做的也是，他們做的是富鋰錳級的，容量循環(huán)1400還能保持97%以上，這是做得非常好的。

下面介紹我們公司二元無鈷材料的開發(fā)進展，我們是從前軀體、元素比例、包覆、摻雜進行設計，設定一個鎳錳比例，再尋找前軀體，摻雜，摻雜非常重要，因為沒有鈷了，要想辦法找一種或者是幾種摻雜元素來穩(wěn)定材料的結構。所有正極材料都需要包覆，液態(tài)電解液，尤其是高電壓情況下必須要找到合適的，離子擴散系數(shù)都要非常好的包覆材料。

（圖）這是我們開發(fā)的高鎳90系的多晶無鈷材料，它的容量是到200以上，而且5日多循環(huán)，能保持在97%以上。熱穩(wěn)定性與811差不多。

（圖）第二種是單晶高電壓方面發(fā)展，把鎳含量進一步降低，鎳保持在70-80%之間，錳在20-30%，讓它適應在4.3V以上。這是單晶體形貌，可以發(fā)現(xiàn)顆粒分散度非常好，表面包覆非常均勻，如果要看更細節(jié)可以看透射照片了。在扣電狀態(tài)下，在50次循環(huán)在97左右，DSC溫度要高20%度左右。

下面介紹高電壓單晶無鈷材料在全電的發(fā)揮情況。這是我們公司電池團隊開發(fā)的MED115A/時的測試情況，大家可以看到常規(guī)循環(huán)基本上預計是大于2500次，45度高溫循環(huán)也是在1200次以上。

（圖）這是內阻情況。10%的情況下常溫內阻是可以，20%、50%、5%，在25%長度10秒放電，放電功率會大于2000瓦。

下面介紹一下無鈷電池的安全性的數(shù)據(jù)，這張圖片是展示熱箱時延，130攝氏度熱箱沒有起火爆炸。第二個實驗是提高20攝氏度，在150攝氏度的情況下，測試后反轉盤是反轉了，但是沒有起火和爆炸。過充，是用140%的過充條件，反轉了，但是沒有起火。這是針刺，針刺了5層也是沒有起火和爆炸，電池還是非常完好，大家可以看到極片，除了針刺之外，其他沒有什么大的變化。短路，測試條件，滿電，60度情況下進行的實驗，反轉盤也沒有打開。

下面介紹無鈷正極材料的發(fā)展方向，有三個方向：1.繼續(xù)層狀二元無鈷；2.無鈷富鋰正極，現(xiàn)在正在開發(fā)，低鎳和無鎳的材料，從260到300毫安/時/克；3.尖晶石的方向，我們在實驗室是130毫安/時/克，這個循環(huán)性能非常好。

下面簡單介紹一下蜂巢能源公司的情況，蜂巢能源脫胎于長城汽車的動力電池事業(yè)部，2018年獨立出來了，發(fā)展到現(xiàn)在，是以電芯和模組為主業(yè)，往上的正極材料、礦產資源，往下的儲能、光伏等全產業(yè)鏈路的布局。發(fā)展到現(xiàn)在，員工是3000+，研發(fā)人員占比達到52%，外聘專家是500，研發(fā)投入每年將近30億，計劃2050年要突破2G瓦時的產能建設。

（圖）這是河北保定的研發(fā)中心、這是無錫的研發(fā)中心，在國內是雙研發(fā)中心。這是常州的工廠，電芯是分三期，正極材料也是分三期，建完為止，正極材料可以達到2.5-3萬噸/年。同時，在今年建設馬鞍山工廠、遂寧工廠和湖州工廠，陸續(xù)在開工建設，感謝大家的聆聽。

（注：本文根據(jù)現(xiàn)場速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱，僅作為參考資料，請勿轉載?。?/span>

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