在動(dòng)力電池的實(shí)際生產(chǎn)中，混合型正極材料有很廣泛的應(yīng)用。將兩種甚至三種不同類型的正極材料混合用于動(dòng)力電池的基本思想，是希望在混合正極材料上取得相對于單一正極材料更加均衡的電化學(xué)性能，這就需要不同材料優(yōu)勢互補(bǔ)，從而提升正極材料的整體電化學(xué)性能。

在混合型正極材料里面，鋰離子在主材料中的嵌入/脫出行為可能會(huì)受到另外一種輔助正極材料的影響，甚至鋰離子擴(kuò)散系數(shù)和其它材料物性，這些因素都將影響混合型正極材料的充放電曲線。事實(shí)上，混合型正極材料主要效果之一就是改善充放電曲線和放電電壓(或者state-of-charge,SOC)。

此外，將不同粒徑和粒徑分布的正極材料相互混合可以獲得優(yōu)化的雙峰分布，使得材料顆粒之間的空隙得到充分利用從而提高電極壓實(shí)密度，進(jìn)一步提升電池的能量密度。

就正極材料混合體系而言，幾乎所有的正極材料之間的相互混合組合都被研究過。經(jīng)過較長時(shí)間的試驗(yàn)和篩選，尖晶石(LMO)混合層狀材料(NCA,NMC)、層狀材料(LCO，NMC)混合尖晶石、層狀材料(NCA,NMC)混合橄欖石(LFP,LFMP)以及層狀材料混合層狀材料這四種體系獲得了實(shí)際應(yīng)用。

尖晶石(LMO)/層狀材料(NCA,NMC)混合體系

尖晶石(LMO)混合一定比例的層狀材料(NCA,NMC)是目前動(dòng)力電池上應(yīng)用得最為廣泛的一個(gè)正極材料解決方案。LMO混合適量的NCA或者NMC，主要的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在下面幾個(gè)方面：

中Mn的溶解可以得到一定程度的抑制。Mn的溶解是導(dǎo)致LMO高循環(huán)和存儲性能變差的主要原因，Mn的溶解與電解液中痕量的HF有很大關(guān)聯(lián)。層狀材料NCA或者NMC由于表面的殘堿(Li2CO3、LiOH)含量較高，可以適當(dāng)中和電解液中的HF。摻混10-30%NCA或者NMC以后，Mn的溶解得到了明顯抑制，混合正極的高溫循環(huán)和存儲性能都得到了一定的改善。

混合適量的NCA以后，在高倍率條件下的平均放電電壓更高，而且倍率性能比單一的LMO或者NCA都要出色。另外，LMO混合適量的NCA或者NMC，還可以提高電芯的能量密度，這些優(yōu)點(diǎn)無疑對動(dòng)力電池的實(shí)際應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。

但是筆者認(rèn)為，對尖晶石混合層狀材料這個(gè)體系需要仔細(xì)分析。由于LMO的平均工作電壓高于NCA或者NMC，那么在充電過程中，鋰離子首先是嵌入到NCA/NMC中，然后才是嵌入到LMO。也就是說，當(dāng)充電到截至狀態(tài)時(shí)NCA或者NMC有可能被過充。而放電過程則相反，鋰離子首先是從LMO中脫嵌，然后才是從NCA/NMC中脫出。

當(dāng)放電到較低電壓時(shí)，LMO有可能被過度還原。也就是說，在LMO混合三元材料過多的情況下，當(dāng)放電截止電壓過低時(shí)，一部分NMC中的鋰離子可能進(jìn)入LMO的3V平臺而導(dǎo)致LMO結(jié)構(gòu)受到破壞，影響電池的循環(huán)性能。

正是由于這些因素，這個(gè)混合正極體系的循環(huán)性實(shí)際上是受到充放電SOC窗口限制，在相同的SOC條件下，LMO中的鋰離子利用率在混合體系可以更高，這實(shí)際上將導(dǎo)致LMO在混合材料中相對于純組份LMO更快的容量衰減率。

也就是說，在過充或者過放的情況下，這個(gè)混合正極體系的循環(huán)性可能比單獨(dú)使用LMO衰減更快。從這個(gè)角度而言，LMO混合NCA/NMC在電池循環(huán)壽命上可能存在悖論。

筆者認(rèn)為，在這個(gè)混合體系里面，高工作電壓和長存儲和循環(huán)壽命很難同時(shí)具備，因?yàn)楦唠妷航M份要承受更快的容量衰減。事實(shí)上，在這個(gè)混合體系里面，電池壽命更多的是由低電壓組份(NCA/NMC)貢獻(xiàn)的。

尖晶石(LMO)混合一定比例的NCA或者NMC，在電化學(xué)性能上并非最好。但是，不管是從材料角度和電芯工藝的實(shí)際要求而言，還是國內(nèi)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)界目前的整體技術(shù)水平來看，筆者認(rèn)為這個(gè)混合體系應(yīng)該是目前我國動(dòng)力電池最現(xiàn)實(shí)的正極材料解決方案。

但遺憾的是，我國在十年前跟隨美國選擇了磷酸鐵鋰動(dòng)力電池技術(shù)路線，直到2012年年底A123破產(chǎn)以后，這個(gè)混合正極材料體系才逐漸在國內(nèi)受到重視。

國際上，LMO混合NCA/NMC正極體系已經(jīng)在日韓主流電池廠得到了廣泛的應(yīng)用。比如，日產(chǎn)Leaf電動(dòng)車采用的是89%LMO-11%NCA混合正極體系，動(dòng)力電池由AESC汽公司提供，AESC是由日產(chǎn)和NEC合資成立的動(dòng)力電池公司。美國GM的Volt電動(dòng)車使用78%LMO-22%NMC混合材料作為正極，動(dòng)力電池由韓國LG公司生產(chǎn)。

此外，三菱i-MiEV和現(xiàn)代的索納塔HEV也是采用的這種正極混合體系。除了LG和AESC之外，SamsungSDI、Panasonic、英耐時(shí)，Hitachi等都有量產(chǎn)基于LMO/NMC混合正極材料體系的動(dòng)力電池。