锂离子电池对正极材料的要求有哪些？

锂电池正极材料产品标准技术规范

2.1 锂离子电池对正极材料的要求

正极是电池的核心部件，其优劣直接影响电池性能。一般而言，对正极活性物质有如下要求:1 允许大量Li+嵌入脱出(比容量大);2 具有较高的氧 化还原电位(电压高);3 嵌入脱出可逆性好，结构变化小(循环寿命长);4 锂离子扩散系数和电子导电性高 (低温、倍率特性好);5 化学/热稳定性高， 与电解液相容性好(安全性好);6 资源丰富，环境友好，价格便宜(成本低、环保)。

2.2 正极材料的主元素含量

富锂锰基材料(简称Li-rich，OLO)是由美国阿贡实验室 THACKERAY小组于2001年系统研究并申请专利的正极材料，是由Li2MnO3和LiMO2构成 的固溶体[8]。与NCM类似，由于其M的多变性和Li2MnO3、LiMO2两种组成的变化(图3)，导致其主元素含量无法准确定位，只能采用很宽的范围 界定，从而也削弱了制定该标准的价值。该正极材料在实用性方面还面临电性能不稳定的挑战，没有真正的产品推向市场，因此标准制定有些过于前 瞻。

正极材料中，LiCoO2的纯相比较容易制备，产品具有α-NaFeO2层状结构，对应于美国粉末衍射标准联合委员会Joint Committee on Power Diffraction Standards，简称JCPDS发布的50-0653#卡片;LiMn2O4的纯相更容易得到，产品具有尖晶石立方结构，对应于JCPDS 35-0782# 卡片;LiFePO4因其Fe为+2价，必须在惰性气氛中制备，产品具有橄榄石结构，对应于JCPDS 83-2092#卡片。LiNiO2纯相很难制备且不稳定: Ni2+较难氧化为Ni3+，Ni2+与Li+半径接近，易发生阳离子混排，形成无电化学活性立方岩盐相[Li+1-xNi2+x]3a[Ni3+1-xNi2+x]3b O2。尽 管如此，该材料也有其特征的JCPDS卡片，例如《镍酸锂》引用的16-0427#，《镍钴锰酸锂》和《镍钴铝酸锂》引用的09-0063#。而经过掺杂改 性形成的NC、NCM、NCA等相对稳定的固溶体反而没有一张专属的JCPDS卡片，比较令人费解。

LiNi1/2Mn1/2O2 中 Mn 以 +4 价 存 在 ， Ni 以 +2 价 存 在 ， 是 个 稳 定 的 固 溶 体 相 ， 在 空 气 中 即 可 轻 松 制 备 [11] 。 以 LiCoO2 、 LiNiO2 和 LiNi1/2Mn1/2O2为基本组分可将NCM分为低镍(Ni<50%，摩尔分数)、中镍(50%≤Ni≤65%)和高镍(Ni>65%)等不同类型。低镍-NCM材料特点是几乎全部以空气中 稳定的LiNi1/2Mn1/2O2和LiCoO2形式存在，不含稳定性差的LNO组分，或LNO仅占10%以下，可以在空气中像LCO、LMO那样容易制备;中镍- NCM材料的特点是LNO组分有所增多，但仍处于50%以下，稍加控制还可在空气中制备;高镍-NCM材料的特点是LNO组分占绝大多数，必须在氧气 条件下才可制备。NCA材料类似于高镍-NCM。