如何选择锂离子电池正极材料？
来源：宝鄂实业
2019-10-20 11:36
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锂离子电池的正极材料主要负责提供电池反应中的 Li⁺。在选取锂离子电池的正极材料时，一般要求这些材料具备以下一些特性：
①材料中拥有极易氧化/还原的离子，例如过渡金属等；
②所用的正极材料能够保证使 Li⁺在其中可逆地进行嵌入和脱嵌，这样有利于取得较高能量；
③由于要求Li⁺在其中可逆地进行嵌入和脱嵌，同时为了保证稳定可可持续性，就要求这些材料在 Li⁺进行可逆的脱嵌过程中，主要结构不发生变化；
④为了保证整个电池能够进行较为平稳的充放电，要求正极的氧化还原电位的较小的改变，以确保电池电压不会大幅度改变；
⑤材料中的离子和电子有尽量高的导电率，这样既可以尽量降低极化现象，也可以是电池能够有大电流的充放电；
⑥材料在正常工作环境下有较好的稳定性，尽量不与电解质反应；
⑦要保证 Li⁺在电极材料中很容易扩散，便于快速充放电；
⑧热稳定性好；
⑨从实际应用情况看，材料尽可能便宜，并且无污染。
虽然理论上具许多材料都作为锂离子电池的正极材料，但一般来说，目前使用的这些正极材料，本身都不会同时符合上述的这些条件。在当今社会，大规模投入使用的锂离子电池的正极材料还是跟很多年前差不多，主要还是一些过渡金属的氧化物。当然现在的科研工作者正在努力地进行探索和工艺改良，尽可能优化已有的正极材料，去发现更好的正极材料，现将这些常用的锂离子电池的正极材料的性能对比如表1所示：
正极材料 优点 缺点
钴酸锂（LiCoO2）
容量较高（138mAh/g），循环性能好，可大电流充放电
资源有限，价格高，安全性差
镍酸锂（LiNiO2）
容量最高（180mAh/g），价格较低
循环性较差，生产控制困难，安全性差
尖晶石锰酸锂（LiMn2O2）
资源丰富，价格低，大电流充放电性能好，安全性好，污染少
容量低（100～110mAh/g），高温衰减块（50-60℃）
