鋰的消耗是由電池負(fù)極材料表面形成的固液界面膜(SEI)造成的。因此，理想的正極材料應(yīng)具有以下特點:高電位、高比容、高密度(包括壓實密度和振動密度)、安全性好、倍增器性能好、壽命長。

 

目前，能滿足上述要求的材料根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點主要分為三種類型，即層狀結(jié)構(gòu)材料的LiMO2 (M=Co, Ni, Mn)。具有尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰(LiMn2O4);具橄欖石結(jié)構(gòu)的LiMPO4 (M=Fe, Mn, Co, Ni)。近年來，一些新的結(jié)構(gòu)材料，如硅酸鹽、硼酸鹽和橄欖石結(jié)構(gòu)衍生物-斜長石化合物，也受到了越來越多的關(guān)注。

 

一、層狀結(jié)構(gòu)陽極材料

目前，LiCoO2已成為鋰離子電池工業(yè)正極材料的主導(dǎo)材料。LiCoO2為naf_nafeo2型二維層狀結(jié)構(gòu)，非常適合鋰離子嵌套。具有電壓高、放電穩(wěn)定、比能高、循環(huán)性能好、制備工藝簡單等優(yōu)點，能適應(yīng)大電流的充放電。其理論容量為274 mAh/g，為了保持良好的循環(huán)穩(wěn)定性，實際控制容量為140 mAh/g。但作為正極的LiCoO2材料存在電池容量衰減大、抗過充能力差、熱穩(wěn)定性差等問題。為了克服LiCoO2材料的這些缺陷，經(jīng)常采用摻雜改性和涂層的方法來提高其穩(wěn)定性。層流LiMnO2理論容量高，285mAh/g，能量密度高，無毒，成本低。但是在充放電過程中，由于jahn-teller效應(yīng)，其結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，導(dǎo)致物料粉化，可逆能力迅速下降。為了制備層狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的LiMnO2，可以將其他過渡金屬元素引入Mn -o層中，與Mn形成復(fù)合金屬氧化物，增強(qiáng)層狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。已有文獻(xiàn)報道，在層流LiMnO2中加入Al、Cr、Co、Ni等元素可以穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)，顯著提高材料的電化學(xué)性能

 

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2. 尖晶石結(jié)構(gòu)的正極材料

尖晶石LiMn2O4具有抗過充性好、熱穩(wěn)定性高、資源豐富、環(huán)境友好等優(yōu)點，被認(rèn)為是最有前途的鋰離子電池正極材料。但也存在高溫循環(huán)性能差的缺點。因此，尖晶石LiMn2O4的改性一直是該類材料的研究熱點。以Mn3O4為前驅(qū)體，在800℃下反應(yīng)，得到了具有優(yōu)良電化學(xué)性能的純相尖晶石LiMn2O4微米球。有一些關(guān)于純LiMn的研究

 

與2O4相比，涂覆YPO4的LiMn2O4具有更好的循環(huán)性能。這是因為YPO4將正極活性物質(zhì)與電解液隔離，阻止了Mn3+的溶解，抑制了電池阻抗的增長，從而進(jìn)一步提高了電極的熱穩(wěn)定性。

 

三、橄欖石結(jié)構(gòu)的負(fù)極材料

LiFePO4具有循環(huán)穩(wěn)定性好、安全性高、綠色環(huán)保等優(yōu)點，一直是動態(tài)鋰離子電池領(lǐng)域的研究熱點。LiFePO4具有規(guī)則的寡核結(jié)構(gòu)，屬于正交各向異性晶系Pmnb間隙群，細(xì)胞參數(shù)a=0.469nm, b=1.033nm, c=0.601nm。目前，LiFePO4的合成方法有固相法、共沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱/溶劑熱法、微波法和碳熱還原法。由于LiFePO4的導(dǎo)電性和離子電導(dǎo)率較低，材料的整體電化學(xué)性能較差，嚴(yán)重限制了其在實際中的應(yīng)用。目前可以通過材料的包覆、摻雜或納米化來改善。Fan等采用碳熱還原法制備了LiFePO4/C (LFPC)和life1-2xtixpo4 /C(LFTPC)。包碳摻鈦的LFTPC電導(dǎo)率可達(dá)10-4s /cm左右。通過將不同比速率的LiFePO4(LFP)與TiO2混合，LFTPC的晶體結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，顆粒尺寸也比LFP小。在不同Ti摻雜率的LFTPC中，摻雜率為2%的LFTPC的乘子性能和循環(huán)性能最好。