LCO正極材料是由Goodenough首次提出，并且由Sony首先將其并成功商業(yè)化。優(yōu)點(diǎn)是高比容量，高電壓，低自放電已經(jīng)良好的循環(huán)性能，至今仍廣泛應(yīng)用。主要的缺點(diǎn)是成本高，熱穩(wěn)定性差和高倍率和深循環(huán)的容量的快速衰上。

成本高是由于Co元素的價(jià)格高，可以在圖一中看到Co的價(jià)格。

熱穩(wěn)定性差是指高溫150℃狀態(tài)下正極LCO結(jié)構(gòu)被破壞釋放出大量的熱造成電池?zé)崾Э仄鸹鸨?。LCO是目前商業(yè)化正極材料中熱穩(wěn)定性最差的。

雖然熱穩(wěn)定性也在很大程度上取決于非材料因素，例如電池設(shè)計(jì)和電池尺寸，但由于釋放的氧和有機(jī)材料之間的放熱反應(yīng)，LCO通常經(jīng)歷超過(guò)200℃的熱失控。深循環(huán)（脫鋰電位4.2V以上，意味著大約50%以上的Li脫出）導(dǎo)致晶格畸變從而惡化循環(huán)性能。

對(duì)LCO的改性方面：對(duì)許多不同金屬（Mn，Al，F(xiàn)e，Cr）作為鈷摻雜劑/部分代用品進(jìn)行過(guò)研究，雖然證明有一些效果，但對(duì)性能的提升有限。各種金屬氧化物的涂層（Al2O3，B2O3，TiO2，ZrO2），因?yàn)樗麄兊臋C(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性可以減少LCO的結(jié)構(gòu)變化和與電解質(zhì)的副反應(yīng)，增強(qiáng)的LCO穩(wěn)定性，甚至對(duì)深循環(huán)性能特性有一定改善。

2.鎳酸鋰LNO

LNO具有和LiCoO相同的晶體結(jié)構(gòu)和275mAh/g的類(lèi)似理論比容量，與LCO相比主要在成本上低很多，但是LNO的問(wèn)題在于Ni2 有替代Li 的傾向，在脫嵌Li的過(guò)程中會(huì)堵住Li的擴(kuò)散通道。安全性和穩(wěn)定性方面LNO比LCO更容易造成熱失控。另外改性上可以在高SOC條件下的熱穩(wěn)定性差可通過(guò)Mg摻雜來(lái)改善，添加少量Al能提高其熱穩(wěn)定性和電化學(xué)性能。

3.鎳鈷鋁酸鋰NCA

LiNi0.8Co0.15Al0.05O2（NCA）目前已經(jīng)被商業(yè)化應(yīng)用，例如松下為tesla開(kāi)發(fā)的動(dòng)力電池。其優(yōu)點(diǎn)在于擁有較高的比容量200mAh/g和相對(duì)LCO更好的日歷壽命。但在國(guó)內(nèi)剛剛處于起步階段。關(guān)于其失效模式在于其在高溫下（40-70℃）由于SEI和微裂紋的生長(zhǎng)導(dǎo)致容量衰減，當(dāng)然NCA這種材料從合成到電池生產(chǎn)對(duì)產(chǎn)線(xiàn)的環(huán)境控制要求極為苛刻，在國(guó)內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用還需要時(shí)日，我們拭目以待。

4.錳酸鋰LMO

LMO由于其穩(wěn)定性和較低的成本優(yōu)勢(shì)也得到了廣泛的應(yīng)用，但是其主要缺點(diǎn)是較差的循環(huán)性能，原因是在Li脫出的過(guò)程中其層狀結(jié)構(gòu)有變?yōu)榧饩Y(jié)構(gòu)的趨勢(shì)和循環(huán)過(guò)程中Mn的溶解的不利影響。

具體講是由于Mn3 的歧化反應(yīng)形成Mn2 和Mn4 ，2價(jià)Mn離子可以溶解在電解質(zhì)中破壞負(fù)極的SEI，所有含Mn的正極都存在這個(gè)反應(yīng)。伴隨著含Mn電極的電池老化，電解質(zhì)和負(fù)極中Mn的含量逐漸增加，石墨負(fù)極阻抗變大。但對(duì)比LTO負(fù)極沒(méi)有顯著的變化（如下圖中紅色曲線(xiàn)），這是由于LTO負(fù)極的電位高于石墨負(fù)極。在改性方面一般采用陽(yáng)離子參雜改善LMO的高溫循環(huán)穩(wěn)定性。5.鎳鈷錳酸鋰NMC

NMC是現(xiàn)今鋰離子電池研究的一大熱點(diǎn)，與鈷酸鋰相比，具有以下顯著優(yōu)勢(shì)：

成本低：由于含鈷少，成本僅相當(dāng)于鈷酸鋰的1/4且更綠色環(huán)保。

安全性好：安全工作溫度可達(dá)170℃，而鈷酸鋰僅為130℃

電池的循環(huán)使用壽命延長(zhǎng)了45%。

另外值得一提的是與NCA類(lèi)似的高Ni三元材料（LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2）有更高的能量/功率密度（能夠在高Ni含量下會(huì)有更多的Li脫出而保持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定）。目前應(yīng)用的常規(guī)523和622體系則是加入更多的Mn和Co是為了更好的平衡安全和循環(huán)性能。

聚陰離子型化合物

1.磷酸鐵鋰LFP

LFP擁有良好的熱穩(wěn)定性和功率性能，結(jié)構(gòu)如圖4C，其主要缺點(diǎn)是較低的電位和較差的離子導(dǎo)電性。對(duì)LFP進(jìn)行納米化，碳包覆和金屬參雜是提高其性能的方法。如果不用炭包覆有納米化的LFP，使用性能較好的導(dǎo)電劑混合使用也同樣可實(shí)現(xiàn)良好的導(dǎo)電性。通常納米化的LFP電極材料的低壓實(shí)密度限制了LFP電池的能量密度。

其它橄欖石結(jié)構(gòu)包括LiMnPO4（LMP），比LFP提高了0.4V的平均電壓（表1），從而提高了能量密度。

此外還有Li3V2（PO4）3（LVP）有相當(dāng)高的工作電壓（4.0V）和良好的容量（197mAh/g）。LVP/C納米復(fù)合材料在5C的高倍率下也表現(xiàn)出95%的理論容量，低溫下也表現(xiàn)出比LFP好的性能。但是LVP沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用的原因主要在于1.合成的成本和原材料的毒性對(duì)環(huán)境和人體的傷害2.在高壓下電解質(zhì)的匹配問(wèn)題。

2.LiFeSO4F（LFSF）

另外一種聚陰離子鹽材料LFSF，其具有3.6V平臺(tái)和相對(duì)較高的理論比容量（151mAh/g），而且LiFeSO4F具有更好的離子/電子導(dǎo)電性，因此它基本不需要碳涂層或納米化顆粒。
鋰離子電池因其優(yōu)越的電化學(xué)性能、高比容量、長(zhǎng)循環(huán)壽命、高能量密度以及放電電壓高、體積小、環(huán)保綠色等特性在過(guò)去的十年內(nèi)得到了迅猛發(fā)展。作為鋰離子電池重要組成部分的正極材料也成為當(dāng)前該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。盡管目前商業(yè)化的正極材料仍然以層狀鈷酸鋰為主導(dǎo),Li-Mn-O、Li-Ni-O、Li-V-O、Li-Ti-O和磷酸鐵(鋰)鹽等五大體系正極材料的開(kāi)發(fā)研究也均已取得了較大突破,如尖晶石型LiMn2O4正極材料因資源豐富、無(wú)毒、安全及制備簡(jiǎn)單、技術(shù)較成熟等優(yōu)點(diǎn)而成為最具競(jìng)爭(zhēng)力的新一代商用鋰離子二次電池的正極材料之一。綜述了鋰離子電池正極材料近十年的研究成果,尤其是尖晶石型錳酸鋰電池材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。