正极材料的性能和价格会制约锂电池发展吗？

近年来，新能源汽车在市场及政策的双重支持下发展势态良好，动力电池作为新能源汽车的核心部 件，也随之飞速发展。2018年前4月，我国动力电池装机量累计达8.08GWh，同比增长253.66%。 锂离子电池是新能源汽车目前使用最普遍的动力电池，它主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液 等构成。正极材料在锂电池的总成本中占据40%以上的比例，并且其性能直接影响了锂电池的各项性 能指标，所以正极材料在锂电池中占据核心地位。正极材料的性能和价格等是制约锂离子电池进一步 向高能量、长寿命和低成本发展的瓶颈，发展高能锂离子电池的关键技术之一是正极材料的开发。

锂钴氧化物

锂钴氧化物，也被称作钴酸锂，化学式为LiCoO2，是以一种无机化合物。锂钴氧化物是目前市场上 锂离子电池用的最广泛的正极材料之一。LiCoO2属于α-NaFeO2型结构，它具有二维层状结构，适 合锂离子的脱嵌，其理论容量为274mAh/g，但在实际应用中，由于结构稳定性的限制，最多只能 把晶格中的一半Li+脱出，因此实际比容量约为140mAh/g 左右，其平均工作电压高达3.7V。锂钴 氧化物一般采用高温固相法制备，该种方法工艺简单、容易操作、适宜量产。由于锂钴氧化物制备容 易，而且具有电化学性能高、循环性能好、性能稳定以及充放电性能优良等优点，所以它是最早被规 模化用于锂离子电池的正极材料。

锂镍氧化物，也被称作镍酸锂，化学式为LiNiO2。锂镍氧化物的结构为立方岩盐，与锂钴氧化物相 同，但其价格比锂钴氧化物低。它的理论容量为276mAh/g，实际比容量为140~180mAh/g，工 作电压范围为2.5V~4.2V。锂镍氧化物拥有高温稳定性好、自放电率低、无过充电及过放电限制、 无污染等优点，此外它还是目前研究的正极材料中实际放电容量较高的。但由于其要求在富氧气氛下 合成，工艺条件控制要求较高且易生成非计量化合物，条件苛刻，制备困难，所以它作为锂离子电池 的正极材料使用的并不多。

锂锰氧化物

锂锰氧化物，按照结构分为层状LiMnO2和尖晶石型LiMn2O4两种。LiMnO2属于正交晶系，岩盐 结构，氧原子呈扭变四方密堆结构分布，理论比容量达到286mAh/g，充放电范围为2.5~4.3V。 LiMn2O4为尖石型结构，立方晶系，F其可以产生4.0 V的高电压平台，理论容量为148mAh/g，与 锂钴氧化物容量接近。我国是一个锰矿资源丰富的国家，锰矿价格低廉，而且环境相容性好，所以锂 锰氧化物也是很有发展潜力的正极材料。使用锂钴氧化物作为正极材料生产的电池，安全性好，耐过 充放电。

锂钒氧化物，化学式为Li1+xV3O8，它的结构由八面体和三角双锥组成，锂离子位于八面体位置， 与层之间用离子键固定，过量的锂占据层间四面体位置。其理论比容量为240mAh/g，充放电范围 较小，在2~3.7V之间。锂钒氧化物比容量高、循环性能稳定，但其电导率低，氧化性强，容易导致 有机电解液分解。制备锂钒氧化物的主要方法有高温固相法和液相反应法。

锂锰镍钴复合氧化物

锂锰镍钴复合氧化物，化学式为LiNi1-x-yCoxMnyO2。它由于引入和Ni、Co、Mn，所以存在明显 的三元协同效应，综合了LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2 三种层状材料的优点。由于加入了Ni，有效 提高了其材料容量;加入了Co，其层状结构得到明显稳定;加入Mn，降低了材料成本的同时，还提高 了其安全性。此外，LiNi1-x-yCoxMnyO2的充放电平台高，性能更佳，因此有望取代现有的其他正 极材料。