鋰電池正極材料包括哪些?

鋰電池由正極、負極、電解質(zhì)、電解質(zhì)鹽、膠粘劑、隔膜、正極引線、負極引線、中心端子、絕緣材料、安全閥、正溫度系數(shù)端子(PTC端子)、負極集流體、正極集流體、導電劑、電池殼等部件組成，眾所周知，正極材料是鋰電池的關鍵核心材料之一，其性能直接影響了鋰電池的各項性能指標，既然如此，那鋰電池正極材料包括哪些呢?

鋰電池正極材料包括哪些?

鋰電池的正極材料是含鋰的過渡金屬氧化物、磷化物如LiCoO2、LiFePO4等，導電聚合物如聚乙炔、聚苯、聚吡咯、聚噻吩、活性聚硫化合物等;嵌鋰化合物正極材料是鋰電池的重要組成部分。正極材料在鋰電池中占有較大比例，因此正極材料的性能將很大程度地影響電池的性能，其成本也直接決定電池成本高低，這使得我們更加有必要了解一下鋰電池正極材料有哪些?

1、鈷酸鋰(LiCoO2)正極材料

LiCoO2具有三種物相，即a-NaFeO2型層狀結構的LiCoO2、尖晶石結構的LT-LiCoO2和巖鹽相LiCoO2。層狀LiCoO2氧原子采用畸變立方密堆積序列，鈷和鋰分別占據(jù)立方密堆積中的八面體(3a)和(3b)位置;尖晶石結構的LiCoO2中氧原子為理想立方密堆積排列，鋰層中含有25%的的鈷原子，鈷層中含有25%鋰原子;巖鹽相晶格中Li+和Co3+隨機排列，無法清晰地分辨出鋰層和鈷層。

目前在鋰離子電池中應用較多的是層狀結構的LiCoO2，其具有工作電壓高、充放電電壓平穩(wěn)，適合大電流充放電，比能量高、循環(huán)性能好等優(yōu)點，鋰離子在鍵合強的CoO2層間進行二維運動，鋰離子電導率高，擴散系數(shù)為10-9～10-7cm2·s-1，其理論容量為274mAh·g-1，實際比容量為140 mAh·g-1左右。由于其具有生產(chǎn)工藝簡單和電化學性能穩(wěn)定等優(yōu)勢，所以是最先實現(xiàn)商品化的正極材料。

2、LiNiO2正極材料

理想LiNiO2晶體具有與LiCoO2類似的a-NaFeO2型層狀結構。LiNiO2的理論容量為275mAh/g，實際容量已達190-210 mAh/g。與LiCoO2相比，LiNiO2具有價格和儲量上的優(yōu)勢。但LiNiO2在實際的生產(chǎn)和應用中還存在較多問題，為此，人們對LiNiO2的合成方法及摻雜改性方面進行了大量的研究。

LiNiO2存在的合成困難、結構相變和熱穩(wěn)定性差等缺點，其根源都與LiNiO2的內(nèi)在結構有關。對LiNiO2進行元素摻雜以改善其結構，是提高LiNiO2比容量、改善循環(huán)性能以及穩(wěn)定性的有效手段。

3、Li-Mn-O系正極材料

由于錳資源豐富、價格低廉、無毒無污染，被視為最具發(fā)展?jié)摿Φ匿囯x子電池正極材料。Li-Mn-O系正極材料存在尖晶石型LiMn2O4和層狀LiMnO2兩種類型。

尖晶石型LiMn2O4具有安全性好、易合成等優(yōu)點，是目前研究較多的鋰離子電池正極材料之一。但LiMn2O4存在John-Teller效應，在充放電過程中易發(fā)生結構畸變，造成容量迅速衰減，特別是在較高溫度的使用條件下，容量衰減更加突出。

4、LiFePO4正極材料

LiFePO4正極材料是一類新型的鋰離子電池用正極材料。由于鐵資源豐富、價格低廉并且無毒，因此LiFePO4是一種具有良好發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料。LiFePO4具有高的能量密度、低廉的價格、優(yōu)異的安全性使其特別適用于動力電池。它的出現(xiàn)是鋰離子電池材料的一項重大突破，成為各國競相研究的熱點。

5、導電高聚物正極材料

鋰離子電池中，除了可以用金屬氧化物作為其正極材料外，導電聚合物也可以用作鋰離子電池正極材料。

目前研究的鋰離子電池聚合物正極材料有：聚乙炔、聚苯、聚吡咯、聚噻吩等，它們通過陰離子的攙雜、脫攙雜而實現(xiàn)電化學過程。但這些導電聚合物的體積容量密度一般較低，另外反應體系中要求電解液體積大，因此難以獲得高能量密度。

DMcT作為鋰離子電池的正極材料，在比能量方面有著優(yōu)勢，但其在室溫下的電化學氧化還原的速度較慢，所以不能滿足電池的大電流放電的要求。