经济的蓬勃发展使得人类社会面临越来越严峻的能源与环境问题，而绿色清洁能源的开发为上述问题提供了行之有效的解决方法，具有十分重要的意义。锂离子电池（LIBs）具有体积小、容量大、电压高、绿色环保等优点，率先进入商业化应用。然而，随着电子设备的飞速发展和电动汽车续航里程要求的不断提高，传统LIBs的能量密度已经难以满足人们日益增长的需求，发展新型、高能量密度下一代LIBs已经是大势所趋。

正极材料是LIBs中十分重要的组成部分，正极材料的容量直接决定锂离子电池的最终容量，它的性能是锂离子电池产品的重要性能指标。此前，在已经报道的研究中，常被使用的的正极材料有LiCoO₂、LiFePO₄、LiMn₂O₄及LiNi_0.5Mn_1.5O₂等，但是它们都有各自的不足。

近来，三元电极材料的电化学储能性能受到广泛关注。相比于上述材料，层状镍钴锰三元正极材料具有比容量高、热稳定性好、循环性能好及成本低等优点。层状镍钴锰三元正极材料通过Ni、Co和Mn元素的协同作用，整合了3种材料的优点，即镍基材料的高比容量、钴基材料的良好循环性能及锰基材料的高安全性，是目前发展前景较好的锂离子电池正极材料。

研究表明，随着Ni含量的升高，材料的能量密度将有所提升，然而部分三元电极材料的强度和稳定性降低，热稳定性会越来越差，且充放电过程中发生的多次相变会使循环性能变差。此外该类材料的缺点还有：①与低镍含量三元材料相比，高镍含量三元材料在相同条件下脱出的Li 更多，因此Ni⁴ 含量更高，而Ni⁴ 有很强的还原倾向，容易发生从Ni⁴ 到Ni³ 的反应，为了保持电荷平衡，材料会释放氧气，导致热稳定性变差；②高镍含量三元材料由于表面LiOH和Li₂CO₃含量高，在电池储存时，尤其是在高温条件下容易与电解液反应，在HF的腐蚀下造成Co、Ni离子溶解，缩短循环寿命和存储寿命；③在高脱锂状态或过充电状态下，高镍正极材料形成一个复杂的结构，其中核是由层状的R-3m结构组成，核外由尖晶石结构组成，表面由岩盐结构组成。这些相变过程会伴随有氧气的释放，释放的氧气与电解液发生反应，会导致热失控加速。

上述缺点严重阻碍了三元材料进一步的产业化应用，研究者们尝试采用元素掺杂、表面包覆等方式进行改性，但仍有不足。为了探究镍钴锰三元材料在不同温度下电化学过程中的变化机理，为优化三元材料的性能提供一些新的思路，本课题将采用电化学测试及原位表征技术对材料进行研究。本课题对三元材料未来的安全发展甚至尽早实现产业化具有重要的意义。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料准备：本工作拟采用广东迈纳科技有限公司生产的LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ （NCM622）材料和LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂ （NCM811）材料；

材料表征：对NCM622和NCM811材料进行结构表征和电化学性能测试，通过XRD、TEM、SEM等表征手段对其形貌结构及元素构成进行分析，并采用循环伏安(CV)、阶梯电位电化学阻抗谱(SPEIS)和恒流充放电(ET)等电化学测试技术对其电化学性能进行系统评估。

2.2 研究目标