简述锂离子电池正极材料
来源：宝鄂实业
2019-09-03 19:55
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理想的锂离子电池正极材料应该满足以下条件：
①比容量大：要求正极材料有低的相对分子质量，且其宿主结构中能插入大量的Li+；
②工作电压高：要求体系放电反应的Gibbs自由能负值要大；
③充放电的高倍率性能好：要求电极材料内部和表面具有较高的扩散速率；
④安全性能好：要求材料具有较高的化学稳定性和热稳定性；
⑤容易制备，对环境友好，价格便宜。
锂离子电池正极材料一般为含锂的过渡金属氧化物和聚阴离子化合物。因为过渡金属往往有多种价态，可以保持锂离子嵌入和脱出过程的电中性；另嵌锂化合物具有相对于锂的较高的电动势，可以保证电池具有开路电压。一般来说相对于锂的电势，过渡金属氧化物大于过渡金属硫化物。
在过渡金属氧化物中，相对于锂的电势顺序为：3d过度金属氧化物>4d过度金属氧化物>5d过度金属氧化物；而在3d过度金属氧化物中，尤以含Co、Ni、Mn元素的锂金属氧化物为主。
目前商品化的锂电池正极材料普遍采用插锂化合物，如LiCoO2，其理论比容量274mA·h·g-1，实际比容量146mA·h·g-1左右。Li(NiCoMn)O2三元材料，其理论比容量与LiCoO2相近，但实际比容量根据组分略有差异。
LiMn2O4材料理论比容量148mA·h·g-1，实际比容量115mA·h·g-1；LiFePO4材料理论比容量170mA·h·g-1，实际比容量可达150mA·h·g-1左右。
如今，正极材料的主要发展思路是在LiCoO2、LiMnO2、LiFePO4等材料的基础上，发展相关的各类衍生材料，其中以三元材料NCM的应用较为广泛。
