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，一般而言，正極材料應滿足：（1）在所要求的充放電電位范圍內，具有與電解質溶液的電化學相容性；（2）溫和的電極過程動力學；（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型結構，具有二維層狀結構，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、有機混合法等軟化學方法。

鋰鎳氧化物（LiNi02）為巖鹽型結構化合物，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)固相反應合成。LiNi02的合成比LiCo02困難，其主要原因是在高溫條件下化學計量比的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，妨礙了鋰離子的擴散，將影響材料的電化學活性，同時由于Ni3+比Co3+難得到，因此的合成必須在氧氣氣氛中進行[2]

鋰錳氧化物是傳統(tǒng)正極材料的改性物，目前應用較多的是尖晶石型LixMn204，它具有三維隧道結構，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，對電池的安全保護裝置要求相對較低，被認為是最具有發(fā)展?jié)摿Φ匿囯x子電池正極材料。Mn溶解、Jahn-Telle效應及電解液的分解被認為是導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。