镍钴铝酸锂

镍钴铝酸锂，简称Li-NCA、LNCA或NCA，是许多氧化物混合的一类物质。其中有些可以应用在锂离子电池（三元锂电池）中。镍钴铝酸锂是锂离子电池正极的材料（在放电时是阴极）。镍钴铝酸锂由锂、镍、钴 、铝的阳离子组成，其化学式是LiNi_xCo_yAl_zO₂，其中x + y + z = 1。若是用在电池中的NCA（也用在电动汽车和家用电器）中，x ≈ 0.84，电池的电压在3.6 V和4.0 V之间，标称电压为3.6 V或3.7 V。其中的LiNi_0.84Co_0.12Al_0.04O₂从2019年就开始用在电池里。

NCA的性质

NCA可用的充电能力约为180到200 mAh/g^[1]，这远比理论值低。若以LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂，理论充电能力为279 mAh/g^[2]。不过NCA远比其他材料要好，例如氧化钴锂 LiCoO₂为148 mAh/g，磷酸铁锂 LiFePO₄为165 mAh/g，而NMC 333 LiNi_0.33Mn_0.33Co_0.33O₂是170 mAh/g^[2]。NCA和LiCoO₂、NMC类似，阳极材料都有层状结构^[1]。由于可提供较高的电压，NCAＭ可以让电池有较大的能量密度。NCA的另一个优点是快速充电的能力^[1]，缺点则是钴和镍的高成本以及不易取得^[1]。

NCA和NMC的结构相似，电化学行为和性能也相似，特别是其相对较高的能量密度以及性能。特别值得一提的是，镍在电池运作时，其氧化数是在+2和+3.5之间变化，钴是在+2和+3之间变化，而锰和铝不参与电化学反应^[3]。

目前估计特斯拉Model 3的NCA电池组中包括4.5公斤的钴，9.5公斤的镍，11.6公斤的锂^[4]。

和NCA很有关系的镍酸锂LiNiO₂，或是二氧化镍NiO₂本身，在结构上不稳定，其电容量会快速下降，且有安全问题，因此无法用在电池材料上^[5]。

高镍NCA的优点和缺点

在LiNi_xCo_yAl_zO₂中，若x ≥ 0.8称为富镍^[6]。这类的化合物格外重要。富镍化合物其含钴量很低，因为钴比镍贵很多，因此有价格上的优势。而且，随着钴比例的增加，电池的电压和mAh/g也都会增加。在电化学反应中，镍是在氧化数+3和+4之间变化，而钴是在氧化数+3和+3.5之间变化。因此，增加镍的摩尔分数可以增加mAh/g以及电池电压。但随着镍的增加，电池热击穿及过早老化的风险也会增加。一般的NCA电池若加热到180 °C，会热失控^[7]。若电池之前曾经过充电，甚至会在65 °C热失控^[7]。NCA中的铝离子不会参与电化学反应，可以提高稳定性和安全性，但会降低电池容量。

材料的调整

为了让NCA可以更耐热，特别是用在工作温度会到50 °C以上的电池内，会将NCA里的活性材料加上涂层。目前在研究的涂层有氟化铝 AlF₃等氟化物、晶质氧化物（例如二氧化钴、TiO₂、NMC）或是玻璃态的氧化物（二氧化硅 SiO₂）或是FePO₄等磷化物^[2]。

NCA电池：制造商和使用

2015年时NCA的主要制造商和市占率分别是住友集团的58%、户田（BASF）的16%、日本化学产业的13%，以及Ecopro的5%^[8]。住友集团供货给特斯拉和松下电器，2014年每月产量是850吨^[9]。2016年增加到2550吨^[10]，2018年成长到4550吨^[9]。中华人民共和国青海省的同仁市在2019年起就在兴建工厂，预估每月产量为1500吨^[11]。

2018年最主要的NCA电池制造商应该是松下电器，或是其企业伙伴特斯拉^[2]，特斯拉在其汽车的主电池中，用NCA为其活性材料^[12][13]。Tesla Model 3^[5]，Tesla Model X中用的是LiNi_0.84Co_0.12Al_0.04O₂ is used.^[14]。除了少数例外以下，2019年的电动车用的都是NCA电池或是相近的镍钴锰酸锂（NMC）电池^[5]。除了用在电动车以外，NCA也用在其他电子设备的电池中，主要是松下电器、索尼及三星集团的产品^[8]。有些无线吸尘机也是用NCA电池^{[15][需要较佳来源]}。