文 献 综 述
一、研究背景
当今时代，随着经济与科学技术的发展，能源作为支撑世界经济运转的重要基础，其消耗量越来越大，而化石燃料的储量正在逐渐枯竭，能源危机引发了全球性的持续关注。为了人类社会的可持续发展，新能源的开发与利用正成为当前的研究重点。常见的新能源有太阳能、地热能、水能以及生物能等。而新型能源的储存问题限制了其大规模的开发和利用，从而促进了相应的储能装置的开发。而锂离子电池由于具有较高的能量密度和优异的循环性能，是当前最具应用前景的储能技术[1]。
锂离子电池是一种二次电池，且能量密度高[3]，目前已广泛应用于动力、数码、安防等领域。锂离子电池组成简单，主要由正极壳、正极材料、隔膜、电解液、负极材料和负极壳组成。其中正负极材料是锂离子的重要组成部分。就比容量而言，随着低成本的石墨碳电极在锂离子负极中的成功应用，负极材料已经达到非常高的水平[10]。相比之下，正极材料的比容量大概是100-200 mAh/g。正极材料成了制约锂电池进一步提升容量性能的瓶颈[2]。在这种背景下，锂离子电池正极材料得到越来越多的关注，关于锂离子正极材料的研究也越来越火热。目前常用的锂离子正极材料有LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O4，LiFePO4等[5]，目前这几种虽然获得了一定的应用，但LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O4其普遍存在比容量低、循环性能差及热稳定性差等缺点，而LiFePO4导电性差，充放电平台较低[4]。
为了弥补上述正极材料的缺陷，通过向其中掺杂锰和铝开发出了三元材料镍钴锰和镍钴铝，其可以有效地提升正极材料的循环性能和电化学性能[6]。其中镍钴铝三元材料的容量相对较高，但稳定性较镍钴锰三元材料较差。三元正极材料拥有比容量高、循环稳定性好等优良地电化学性能，因此三元正极材料在高能量密度为首要前提的动力电池领域受到极大的关注[7]。美国新能源车企特斯拉因其出色的电池管理系统成功解决了镍钴铝稳定性差的问题，在特斯拉效应的带动下，镍钴铝三元材料将成为未来发展的一大趋势。
二、镍钴铝三元材料的制备
2.1 高温固相法
高温固相法在制备锂离子电池正极材料中应用较广，首先将锂盐与目标金属的化合物按目标产物的摩尔比称重，然后通过球磨等机械方式混合均匀，最后在高温下焙烧形成目标产物[10]。高温固相法具有工艺设备、条件控制简单，易工业化等优点[5]。虽然该制备方法简单，但当大规模生产后，原料很难达到均匀混合，因为镍离子和钴离子的扩散系数较低，大量制备时会导致偏离设计的化学计量比，从而难以得到性能良好的正极材料粉末[6-9]。而且单纯使用固相反应法需要较长的焙烧时间，耗费较多的热源。因此单纯使用固相反应法制备正极材料的研究较少。固相法中温度和气氛的选择非常重要，在氧气气氛及适应的温度（750～850℃）下[7]，Ni2 才有可能完全转化为Ni3 。
2.2 共沉淀法
化学共沉淀方法是指将镍、钴、铝可溶性盐配制成混合溶液，在氢氧化钠溶液中加入氨水或其他络合剂作为沉淀剂，将镍钴铝混合溶液和沉淀剂同时添加，通过控制添加速度控制溶液pH值合成球形镍钴铝三元前驱体沉淀，所得沉淀经洗涤、干燥后得到前驱体颗粒[5-8]，然后将处理后的前驱体与锂源按一定比例混合均匀，最后将混合物进行高温煅烧制得目标产物。所制备的材料颗粒大小可控，电化学性能稳定，比表面积大[7]。共沉淀法的缺点十分明显，溶液的滴加速度难以准确控制，所需反应设备较多，在沉淀过程中pH值的波动、过低，都会造成偏析，使得最终产物的组成(盐配比)和预期差别过大[9]。
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