目前國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的鋰離子動力電池正極材料有磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、三元(鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰)、鎳酸鋰材料;主要生產(chǎn)企業(yè)有湖南杉杉新材料有限公司、湖南瑞翔新材料股份有限公司、北大先行科技產(chǎn)業(yè)有限公司、北京當(dāng)升材料科技股份有限公司、天津巴莫科技股份有限公司、寧波金和新材料股份有限公司、深圳市天驕科技有限公司等。

1.主要的正極材料

鈷酸鋰的容量可達到140mAh/g,質(zhì)量輕、體積小、充放電電壓平穩(wěn)、電導(dǎo)率高、生產(chǎn)工藝簡單;制備方法有高溫固相法、溶膠-凝膠法、沉淀法、噴霧干燥法、水熱合成法;但高的原材料價格、差的熱穩(wěn)定性及嚴重的污染問題限制其在電動車上的應(yīng)用。

鎳酸鋰容量達到190～210mAh/g,環(huán)境污染小、自放電率低，合成方法有高溫固相法、溶膠-凝膠法;但熱穩(wěn)定性差、容量衰減快。

錳酸鋰資源豐富、成本較低、安全性好，有尖晶石和層狀結(jié)構(gòu)，比能量在80～120Wh/kg,循環(huán)壽命1 500次左右。尖晶石錳酸鋰的三維隧道結(jié)構(gòu)更有利用鋰離子的嵌入與脫出，成本較低、性能穩(wěn)定，生產(chǎn)工藝技術(shù)較成熟，易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，但容量衰減快、高溫循環(huán)性能較差;層狀錳酸鋰容量高，能達到250mA•h/g，但循序性能差、高溫下不穩(wěn)定，容量衰減問題較嚴重，工業(yè)化生產(chǎn)較難實現(xiàn)。

磷酸鐵鋰是橄欖石型結(jié)構(gòu)，比能量可達到100～120Wh/kg,循環(huán)壽命長達2 000次，有較好的熱穩(wěn)定性和安全性且原材料豐富，而且制造成本低、循環(huán)壽命長，在目前的電動汽車中應(yīng)用較多。但其較低的比能量、比功率限制了在大型純電動車的應(yīng)用，目前正在向納米化和高密度的磷酸鐵鋰能量型方向發(fā)展，以滿足新能源汽車尤其是客車和專用車輛的需要。

鎳鈷錳、鎳鈷鋁三元材料是目前比較有發(fā)展前景的正極材料，較好地利用了錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳酸鋰的優(yōu)勢同時在一定程度上彌補了3種材料各自的不足之處，三元材料的性能較平衡，能量密度和容量都較高，容量能達到180～190mAh/g，循環(huán)性能好，能達到2 000次，續(xù)航能力強，價格相對便宜;但安全性和低溫性能較差，合成困難、充放電效率較低。

2.正極材料的研發(fā)

鎳鈷錳、鎳鈷鋁三元材料的研發(fā)主要是提升材料的體積比能量、提高低溫性能、改善電池的安全性;通過調(diào)整材料的組成比例實現(xiàn)性能的調(diào)控。為了繼續(xù)提升電池的能量密度，正極材料將向硅酸鹽復(fù)合材料、層狀富鋰錳基材料、硫基材料發(fā)展;向更高嵌鋰容量且性能良好鋰脫嵌的可逆性材料方向發(fā)展。材料結(jié)構(gòu)研究傾向于層狀結(jié)構(gòu)和尖晶石結(jié)構(gòu)。

3.正極材料的發(fā)展趨勢

(1)材料改性

穩(wěn)定電極材料表面結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，主要通過石墨烯改性、表面改性，達到提高材料的電導(dǎo)率、高溫循環(huán)性能，降低材料容量衰減的效果。

(2)離子摻雜

離子摻雜主要是將金屬元素鋁(Al)、鉻(Cr)、鎂(Mg)在氧位摻雜到過渡金屬和非金屬元素中，將導(dǎo)電性好的金屬離子摻雜到正極材料中，改善鋰離子擴散速率、導(dǎo)電率、電化學(xué)性能，提高穩(wěn)定性，需深入研究摻雜改性的具體作用機理，以便更好地利用摻雜提高材料性能。

(3)材料納米化

通過減少正極材料的顆粒尺寸，縮短擴散路徑，提高擴散速率，同時增加材料的比表面積，增加更多擴散通道，加速反應(yīng)，提高正極材料的脫嵌速率和比功率，改善電化學(xué)活性。

(4)復(fù)合正極材料

隨著鋰離子動力電池要求的不斷提升，選擇性能互補的正極材料進行復(fù)合的趨勢逐漸明顯，如硫/石墨烯復(fù)合正極材料、關(guān)鍵點在如何充分發(fā)揮各種復(fù)合材料的性能優(yōu)勢。