1. 项目背景

国内外新能源汽车市场对能量密度的要求越来越高，特别是在高端汽车品牌中，高镍三元电池（8系、9系、NCA等）已经成为首选，电池供应商涵盖宁德时代、中创新航、国轩高科、亿纬锂能等头部电池企业。国家出台的《锂离子电池行业规范条件（2024年本）》、《锂离子电池行业规范公告管理办法（2024年本）》等文件，也明确对电池能量密度提出了新要求。受此带动，高镍三元材料出货量快速增长，产量占比从 2019年的10.8%攀升至2023年的53.7%。

目前，制约高镍三元材料产业规模进一步扩大的关键瓶颈有三：一是正极材料改性（掺杂和表面包覆）存在均匀性差、工序多、能耗高的缺点；二是包覆层和本体材料间的膨胀收缩不一致导致包覆层脱落；三是高镍材料的表面残碱含量过高，水洗除碱过程较难控制，易导致材料性能下降。因此，亟需进行高镍三元材料的技术研发和工艺创新，开发适用于大规模工业生产的新型改性工艺。

2. 技术优势

本团队针对高镍正极材料界面稳定性差导致的循环寿命和倍率性能差等问题进行技术攻关。对标市售主流高镍正极材料，自研的高镍9系正极材料具有以下显著优势：

①工艺简化。目前主流高镍9系正极材料生产中需要对前驱体混锂一次烧结后水洗、脱水干燥处理，后对材料进行表面包覆，然后再二次烧结，最后筛分除铁得到最终产品，工艺复杂，水洗过程难以控制，导致材料性能不佳。本团队研发的“前驱体导向表面包覆-烧结”工艺，对高镍三元前驱体进行包覆改性，形成具有高离子电导、均匀共形、且结构稳定的致密超薄包覆层，从而直接得到高质量高镍9系正极材料。上述工艺仅需进行单次烧结，且无需水洗，可极大地简化生产工艺。

②性能优势。高镍9系商业竞品的克比容量为201 mAh/g@0.1 C，自研高镍9系正极材料克比容量为225 mAh/g@0.1 C，容量提升11%。且在5C高电流密度下，容量从153 mAh/g提升到188 mAh/g，具有更加优异的倍率性能。循环性能方面，对标竞品循环1000圈后容量衰减到80%以下，而自研高镍正极材料循环1500圈后容量保持率仍在80%以上，循环寿命延长33%以上。

③成本优势。目前主流高镍9系三元正极材料的采购价格约为16万元/吨，而本团队制备的高镍9系三元正极材料的价格约为14万元/吨，价格降低12.5%，批量化后价格可控制在10万元/吨以内。

3. 应用前景

未来新能源汽车将持续向更高能量密度、更长续航里程发展，高镍化三元锂电池的发展趋势愈加明显。从能量密度端来看，在导入超高镍正极材料后，电芯的能量密度已达到300-400Wh/kg，拉大与磷酸铁锂电芯的差距，可以更好地满足新能源汽车轻量化、智能化的发展要求。目前，本团队自研的高镍9系正极材料已实现实验室百克级制备，并在相关电池企业进行了10公斤级小试。在工艺简化、材料成本、材料循环性能提升方面的三大优势加持下，本技术有望解决制约高镍正极发展的行业痛点，推动高镍正极高速产业化发展。