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富镍的LiNixCoyMn1-x-yO2（0<x，y<1，NCM）阴极材料因其高比容量和低成本而受到了广泛关注，这使其成为电动车应用最实用的阴极材料。但在实际应用中，应该考虑包括合成方法的成本和可扩展性、所获得的NCM材料的容量、长期循环稳定性等问题。目前研究主要集中在阴极材料的表面化学或改性以改善其电化学性能。
富镍NCM的合成很复杂，需要优化各种参数。目前主流的合成方法包括：共沉淀法、溶剂热法和喷雾热解法。其中共沉淀法是制备均匀的球形颗粒和高振实密度的富镍NCM的一种有效且最常用的方法。但是，此方法通常需要很长时间才能合成前体。在实际应用中，需要加快该过程以满足高性能电极材料的生产设计要求。
近日，清华大学深圳国际研究生院、深圳市动力电池安全研究重点实验室和深圳市吉姆石墨烯研究中心的黄斌华、刘东清团队结合快速共沉淀法和喷雾干燥法，开发了一种省时的合成方法来制备富镍NCM阴极材料。与传统的共沉淀法相比，这种方法的优势在于可以有效地制备均匀的球形次级颗粒。另外，即使在苛刻的条件下，合成后的NCM仍显示出较高的电化学性能，并进行了事后分析以确定降解机理。
通过快速共沉淀-球磨-喷雾干燥方法的组合，可以有效地加快材料制备过程。新制备的SD-NCM材料表征显示出良好结晶的层状结构以及球形颗粒，具有均匀的尺寸分布和高振实密度。合成后的SD-NCM在4.5V的最高截止电压（1C时初始180mAh g-1，200个循环后的86％保持率，以及10C时135mAh g-1）下显示出优异的循环稳定性和速率能力。或60°C的高温（1C时初始192mAh g-1，200次循环后保留82％，在10C为172 mAh g-1）。根据事后分析，电化学性能的改善很大程度上归功于良好的支撑结构，该结构可防止电极材料与电解液发生严重的副反应。此外，SD-NCM/石墨全电池在200个循环中可提供稳定的循环能力，其高容量保持率为94.7％，初始容量为146mAh g-1，具有高倍率能力。考虑到制备时间的提高的时间效率和优异的电化学性能，快速共沉淀-球磨-喷雾干燥法是实现大规模工业生产LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的一种实用高效的方法。
（a）RC-NCM和（b）SD-NCM的SEM图像。
（c）粒度分布。（d）NCM811样品的振实密度和比表面积。
（e）RC-NCM和（f）SD-NCM的XRD模式。
相关文献链接：DOI：10.1021 / acsaem.9b01414
