鋰離子電池正極材料

嵌鋰化合物正極材料的是鋰離子的貯存庫(kù)。為了獲得輸出電壓較高的鋰離子電池，作為電池正極的材料應(yīng)具備以下條件：  

(1)相對(duì)鋰的電極電位高，正極材料組成不隨電位變化，離子電導(dǎo)率和電子電導(dǎo)率高，有利于降低電池內(nèi)阻;  

(2)鋰離子嵌入一脫嵌可逆性好，伴隨反應(yīng)的體積變化小，鋰離子擴(kuò)散速度快，以便獲得良好的循環(huán)特性和天電流特征;  

(3)與有機(jī)電解質(zhì)和粘結(jié)劑接觸性良好，熱穩(wěn)定性好，有利于延長(zhǎng)電池壽命和提高安全性能; 

(4)資源豐富，價(jià)格低廉，在空氣中穩(wěn)定、無(wú)毒等。目前，鋰離子電池正極材料主要有層狀的LiCoO2、LiNiO2，尖晶石型LiMn2O4，橄欖石型的LiFePO4以及三元復(fù)合材料LiMnxNiyCo1-x-yO2等。

鋰離子電池正極材料性能比較

 正極材料是鋰離子電池發(fā)展的關(guān)鍵。 目前廣泛應(yīng)用的鋰離子電池正極材料是鉆酸鋰(LiCoO2)，但由于鉆酸鋰中的Co在自然界中的儲(chǔ)量小，價(jià)格比較昂貴，有一定的毒性，而且在充電的過(guò)程中，鉆酸鋰由于金屬鋰的脫嵌部分變成CoO2，Co4+氧化性極強(qiáng)，容易引起燃燒、爆炸等安全事故。所以對(duì)發(fā)展大功率，大容量，需要多個(gè)單體電池串并聯(lián)的動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，采用鉆酸鋰存在巨大的安全隱患。 LiNiO2曾經(jīng)被寄予希望，至今未有較大突破，雖然具有較高的容量，但在制備上存在較大困難，難以合成純相的物質(zhì)，而且存在一定的安全問(wèn)題。 LiMn2O4雖然價(jià)格便宜，安全性能好，但是其理論容量不高，循環(huán)壽命、熱穩(wěn)定性和高溫性能較差。所以這些材料至今為止仍難以替代鉆酸鋰。 1997年，A.K.Padhi等首次報(bào)道磷酸鐵鋰(LiFePO4)能可逆的嵌入和脫嵌鋰離子，可充當(dāng)鋰離子電池正極材料，引起了人們的廣泛關(guān)注。 磷酸鐵鋰原料來(lái)源廣泛、價(jià)格便宜、無(wú)毒、對(duì)環(huán)境友好、理論比容量高(約170mAh.g-1)，與其它鋰離子電池相比具有相對(duì)適中的工作電壓(3.4V，相對(duì)Li+/Li)，不僅兼顧了LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4材料的優(yōu)點(diǎn)，而且熱穩(wěn)定好、安全性能優(yōu)越、循環(huán)性能突出，被認(rèn)為是標(biāo)志著“鋰離子電池一個(gè)新時(shí)代的到來(lái)”，特別是成為鋰離子動(dòng)力電池正極材料的首選材料。