長久以來，循環(huán)性能差都是影響NCM材料應(yīng)用的重要因素，影響NCM材料壽命的主要因素是NCM材料與電解液在界面處發(fā)生反應(yīng)，造成材料的結(jié)構(gòu)被破壞，從而使材料迅速失效。

為了解決這個問題，各種方法也紛紛被提出，例如表面改性，元素?fù)诫s等，今天小編就帶大家了解一下，不同元素配比的NCM材料的熱穩(wěn)定性。

相比于其他鋰離子電池正極材料，NCM材料具有高比容量、低成本和良好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，因此在儲能領(lǐng)域、電動汽車領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

NCM材料中主要的過渡元素為Ni、Mn和Co，其中三種元素不同配比可以獲得不同性能的NCM材料，例如NCM111、NCM622等，由于元素配比不同使得在與電解液接觸時材料的穩(wěn)定性也隨之變化，從而造成材料壽命的變化。

一般來講，為了提高NCM材料的比容量，一般我們會提高材料中鎳元素的含量，如NCM811材料，但是這會降低材料的穩(wěn)定性，另外一個可行的辦法是制備LiO2材料，通過提高M(jìn)n元素的含量并提高截至電壓，達(dá)到提高材料容量的目的，例如NCM442材料在4.7-4.9V的截至電壓下并沒有出現(xiàn)任何的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定現(xiàn)象。

近日，加拿大的達(dá)爾豪斯大學(xué)的LinMa等就對不同配比的NCM材料在與電解液接觸時的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，LinMa等人針對NCM111，442，532，622和811材料在不同的充電狀態(tài)下，材料與電解液之間的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。該項(xiàng)研究采用了軟包電池，研究中除了NCM442材料由Umicore提供外，其他材料均由中國廠家提供。

在完成注液和封口后，電池在40℃左右擱置24h，以便使得電解液充分浸潤，然后用C/20的電流將電池充電至3.5V，然后再將電池切開放氣，并再次封口，然后將電池在C/20的電流下將電池充電至4.5V，然后再次將電池切開放氣，并再次封口。

將電池放電至2.8V后，然后將電池分為四組，在C/20電流下分別充電至4.2V、4.4V、4.5V和4.7V，靜置3小時候，拆開電池取出正極，并將電解液清洗干凈。獲得的正極材料采用了加速量熱法進(jìn)行測量，測試結(jié)果顯示，NCM111材料在充電4.2V時，當(dāng)材料加熱到225℃時，材料出現(xiàn)了一個放熱峰。

當(dāng)將截至電壓提高到4.7V時，出現(xiàn)放熱峰的溫度下降到了180℃，表明材料出現(xiàn)了不穩(wěn)定的現(xiàn)象。NCM442熱穩(wěn)定性同樣很好，只有截至電壓提高到4.7V才出現(xiàn)了熱失控溫度下降的現(xiàn)象。而NCM532和622熱穩(wěn)定性要明顯差于NCM111和442材料，NCM811材料熱穩(wěn)定性最差，在120℃就出現(xiàn)了放熱峰。

該研究表明無論是NCM111還是622、811，其熱穩(wěn)定性都會隨著充電截至電壓的提高而下降，特別是當(dāng)截至電壓提高到4.7V時，幾種材料的熱失控溫度都出現(xiàn)了明顯的下降，但是NCM111和442材料則表現(xiàn)出了較好的熱穩(wěn)定性，在同樣的截至電壓下均優(yōu)于其他材料。

研究表明Mn4+的含量對材料的穩(wěn)定性具有十分重大的影響，因?yàn)镸n4+不具備電化學(xué)活性，并且能夠穩(wěn)定材料的結(jié)構(gòu)，而Ni元素對材料的熱穩(wěn)定性則是不利的，Ni元素的含量越高，材料的熱穩(wěn)定性越差。

因此可以通過合成結(jié)構(gòu)式為LiO2的材料，來提高材料中Mn4+的含量，并提高截至電壓的方式，在保證材料較高容量的前提下，仍然具有良好的問穩(wěn)定性。