鋰電池正極材料主要有什么組成成分

鋰電正極材料的主要性能指標包括：化學成分、晶體結構、粒度分布、振實密度、比表面積、PH值、首次放電比容量、首次充放電效率、循環壽命等。鋰離子電池的性能取決于電池內部材料的結構和性能，而正極材料的性能更直接決定著電池的性能，因此，鋰離子電池的正極材料必須滿足基本的性能要求，如正極材料的性能和價格等，是鋰離子電池進一步向高能量、長壽命和低成本方向發展的瓶頸。

一般而言，正極材料應滿足下列要求：

a、高嵌鋰，高脫鋰電勢。確保電池的L作電壓較高;

b、嵌、脫鋰容量較大，以保證電池的高比容量和比能量

c、在所要求的充、放電電位范圍內，具有良好的電解質相容性;

d、電極過程動力學溫和;

e、嵌、脫鋰可逆;

f、全鋰化狀態下空氣穩定性良好;

g、原料便宜易得;

h、制備工藝簡單。當前，在生產實踐和科研工作中，出現了許多鋰離子電池正極材料，根據材料的化學成分進行了分類。

在鋰離子電池中，正極材料主要有過渡金屬嵌態氧化物、金屬氧化物、金屬硫化物等，而商用鋰離子電池僅采用過渡金屬嵌態氧化物，其中，過渡金屬嵌態氧化物是鋰離子電池最關鍵的核心材料，是決定鋰電池應用方向的基礎。正極是鋰電池的核心部件，正極質量直接影響電池的性能。鋰離子電池中的正極材料均為氧化物鋰，一般鋰含量較高，容量較大。過渡金屬嵌狀氧化物是目前用于商用鋰離子電池的正極材料，在此著重介紹這類材料。

過渡性金屬嵌鋰氧化物：LiCoO2是最常用的正極材料，它屬于a-NaFe()結構，工作電壓為3.5-4.2V，理論比容量為274mA.h/g，正常充放電時鋰的利用率為55°-60%1211，合成方法是將鋰源(例如L12CO3)和鈷源(例如COCO3)按摩爾比1:1混合，在空氣中灼燒700-850℃[22]。為了使LiCoO2具有更好的電化學性能，一般添加少量Ni,Al,In等元素制備的復合LiCoO2,1,iCoO2，可逆性，放電容量，充放電效率，工作電壓及穩定性等電化學性能都非常優異，自1990年進入市場以來，LiCoO2作為鋰離子電池的正極材料一直處于壟斷地位。但是，由于自然界缺乏鈷，LiCo2價格昂貴，因此，為了大大降低單體電池的成本，LiNiO2,I,iMn2O4,LiFel'O4,LiFel'O4等多種過渡金屬的嵌鋰化合物不斷涌現。

二氧化鎳是研究較多的層狀化合物，在二氧化鎳之后，鎳與鈷的性質相似，且價格比鈷便宜，二氧化鈷的電壓范圍為2.5-4.1V，理論比容量為274mA.h/g，而實際最大容量約為200mA.h/g。該材料對電解液成分無禮，不污染環境，自放電率低，不存在過度充電、過度放電的限制，資源相對一1刁富，價格適中。法國SAFT和加拿大Moli能源公司最近幾年一直將LiNiO2用作商用鋰離子電池的正極材料，這是一種很有前途的替代LiCoO2的正極材料。合成LiNiO2通常是通過700-850'C的鋰鹽與鎳鹽混合，通過固態反應制備，并摻入其他元素(如Co,Mn,Ga等)進一步改善其電化學性能。然而，LiNiO2在制備過程中存在著一些問題，主要是LiNio2的組分成分變化較小，其結構和電化學性質便會產生明顯的差異，例如，制備一種三方晶系的LiNiO2，當iNiO2形成立方晶系時，就會產生LiNiO2，而立方，易系的LiNiO2則沒有電化學活性。在儲存過程中，LiNi()2很容易分解，放置幾個月后，電化學性能會發生顯著變化，不僅如此，LiNiO2在脫電池和嵌視式電池中形成LiNiO2，可在高益度條件下釋放氧，導致電池安全問題。就此方面而言，LiNiO2的實際應用也受到了諸多限制。

鋰電正極材料系列。

一、氧化鋰鈷。

鋰-鈷氧化物是現階段商業化鋰離子電池中應用最廣泛最成功的正極材料。它具有良好的可逆性、放電容量、充放電效率和電壓穩定性。

二、鋰-鎳氧化物。

LiNiO2是一種立方巖鹽結構，與LiCoO2相同，但是它的價格比LiCoO2低。理論容量為276mAh/g，實際比容為140~180mAh/g，工作電壓范圍為2.5V~4.2V，無過充、過放限制，高溫穩定性好，自放電率低，無污染。

三、鋰錳氧化物

由于我國錳資源豐富，又無毒害，污染少，所以層狀結構的LiMnO2和尖晶石型LiMn2O4均是目前研究的熱點。鋰錳礦中主要有層狀的LiMnO2和尖晶石型的LiMn2O4。二氧化二鋁屬正交晶系，具有巖鹽結構，氧原子分布為扭轉四方密堆結構，其空間點群為Pmnm，理論比容量達到286mAh/g，充放電范圍在2.5~4.3V之間，是較有發展前途的正極材料。