鋰離子電池正極材料的優(yōu)缺點

鋰離子電池的特性和價格都與它的正極材料密切相關(guān)，一般而言，正極材料應(yīng)滿足：（1）在所要求的充放電電位范圍內(nèi)，具有與電解質(zhì)溶液的電化學(xué)相容性；（2）溫和的電極過程動力學(xué)；（3）高度可逆性；（4）全鋰狀態(tài)下在空氣中穩(wěn)定性能好。

隨著鋰離子電池的發(fā)展，高性能、低成本的正極材料研究工作在不斷地進(jìn)行。目前，研究主要集中于鋰鉆氧化物、鋰鎳氧化物和鋰錳氧化物等鋰的過渡金屬氧化物。

鋰鉆氧化物（LiCo02）屬于a-NaFe02型結(jié)構(gòu)，具有二維層狀結(jié)構(gòu)，適宜鋰離子的脫嵌。由于其制備工藝較為簡便、性能穩(wěn)定、比容量高、循環(huán)性能好，目前商品化的鋰離子電池大都采用LiCo02作為正極材料。其合成方法主要有高溫固相合成法和低溫固相合成法，還有草酸沉淀法、溶膠凝膠法、冷熱法、有機(jī)混合法等軟化學(xué)方法。

鋰鎳氧化物（LiNi02）為巖鹽型結(jié)構(gòu)化合物，具有良好的高溫穩(wěn)定性。由于自放電率低、對電解液的要求低、不污染環(huán)境、資源相對豐富且價格適宜，是一種很有希望代替鋰鉆氧化物的正極材料。目前LiNi02主要通過Ni（NO3）2、N i（OH）2、NiCO3、NiOOH和LiOH、LiN03及LiC03經(jīng)固相反應(yīng)合成。LiNi02的合成比LiCo02困難，其主要原因是在高溫條件下化學(xué)計量比的LiNi02容易分解為Li1-xNi1+x02，過量的鎳離子處于Ni02平面之間的鋰層中，妨礙了鋰離子的擴(kuò)散，將影響材料的電化學(xué)活性，同時由于Ni3+比Co3+難得到，因此的合成必須在氧氣氣氛中進(jìn)行[2]

鋰錳氧化物是傳統(tǒng)正極材料的改性物，目前應(yīng)用較多的是尖晶石型LixMn204，它具有三維隧道結(jié)構(gòu)，更適宜鋰離子的脫嵌。鋰錳氧化物原料豐富、成本低廉、無污染、耐過充性及熱安全性更好，對電池的安全保護(hù)裝置要求相對較低，被認(rèn)為是最具有發(fā)展?jié)摿Φ匿囯x子電池正極材料。Mn溶解、Jahn-Telle效應(yīng)及電解液的分解被認(rèn)為是導(dǎo)致鋰錳氧化物為正極材料的鋰離子電池容量損失的最主要原因。