鋰離子電池正極材料有哪些？

鋰離子電池正極材料主要有鋰鎳氧化物，鋰鈷氧化物，鋰鈦氧化物，鎳鈷多元氧化物，鋰鐵磷氧化物，鋰錳氧化物這六大種類(lèi)，每種都各自的優(yōu)缺點(diǎn)，具體如下：

鋰鈦氧化物

鋰鈦氧化物典型的代表就是鈦酸鋰，這個(gè)產(chǎn)品主要由珠海銀隆占據(jù)主導(dǎo)地位，其優(yōu)勢(shì)就是快充，這個(gè)優(yōu)勢(shì)可以將其劣勢(shì)忽略，那就是能量密度小，跑一段時(shí)間就需要充電，可以進(jìn)行快充也相對(duì)比較方便，另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是安全，第三個(gè)優(yōu)勢(shì)是循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到2萬(wàn)次，但是其價(jià)格很高，這樣單次循環(huán)的價(jià)格就可以拉低。

鋰鎳氧化物

鋰鎳氧化物主要代表為鎳酸鋰，產(chǎn)品特性和鎳鈷氧化物類(lèi)似，但是價(jià)格來(lái)說(shuō)會(huì)比鎳鈷氧化物價(jià)格低，因其能量密度大，可以達(dá)到274mAh/g，是比較理想的搞能量密度的鋰離子電池正極材料，但是其安全性能太差，不夠問(wèn)題，而且循環(huán)次數(shù)比較低，因此目前使用鎳酸鋰作為鋰離子電池正極材料的廠商不多。

鋰錳氧化物

鋰錳氧化物主要代表為錳酸鋰，高錳酸鋰，資源在我國(guó)境內(nèi)比較豐富，而且產(chǎn)品目前也是研究的熱點(diǎn)，其中LiMn2O4有著其較高的能量密度，但是穩(wěn)定性卻大大降低，尤其是在高溫條件下，LiMn2O4不穩(wěn)定，但是其主要優(yōu)勢(shì)比較明顯，產(chǎn)品無(wú)污染，安全性能良好。

鋰鈷氧化物

鋰鈷氧化物主要代表為鈷酸鋰，產(chǎn)品因價(jià)格高，產(chǎn)品其單體能量密度可以達(dá)到274mAh/g，但是其系統(tǒng)能量密度只能達(dá)到138mAh/g，其中有五高，高能量密度，高價(jià)格，高功率，高商業(yè)化程度，高循環(huán)壽命，不足也很明顯，價(jià)格過(guò)高，在中國(guó)鈷鹽嚴(yán)重缺乏的地理位置，鈷鹽都需要進(jìn)口。

鎳鈷多元氧化物

這種就是我們常說(shuō)的多元氧化物，目前最為常見(jiàn)的有鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷鋁酸鋰，其中鎳鈷錳酸鋰又分為鎳鈷錳酸鋰111，鎳鈷錳酸鋰523，鎳鈷錳酸鋰622，鎳鈷錳酸鋰811，但是鎳鈷鋁酸鋰卻見(jiàn)得不多，大多都是松下公司提供給美國(guó)公司特斯拉進(jìn)行使用，其中鎳鈷鋁酸鋰的比例為0.8比0.15比0.05。

鋰鐵磷氧化物

鋰鐵磷氧化物的主要代表為磷酸鐵鋰，使用最多的公司就是BYD，其產(chǎn)品各方性能均衡，能量密度135mAh/g，無(wú)毒無(wú)污染，循環(huán)次數(shù)不低于2000次，適宜溫度也可以在零下20度和50度的高溫下都對(duì)鋰離子電池正極材料影響不大，而且在作為乘用車(chē)的動(dòng)力能源時(shí)，安全性能屬于高級(jí)別等級(jí)。

鋰離子電池正極候選材料按結(jié)構(gòu)主要可分為以下三類(lèi)：（1）層狀結(jié)構(gòu)的LiMO2（M=Co、Ni、Mn）正極材料；（2）尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4正極材料；（3）橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4正極材料。

嵌鋰化合物正極材料的是鋰離子的貯存庫(kù)。為了獲得輸出電壓較高的鋰離子電池，作為電池正極的材料應(yīng)具備以下條件：

（1）相對(duì)鋰的電極電位高，正極材料組成不隨電位變化，離子電導(dǎo)率和電子電導(dǎo)率高，有利于降低電池內(nèi)阻；

（2）鋰離子嵌入一脫嵌可逆性好，伴隨反應(yīng)的體積變化小，鋰離子擴(kuò)散速度快，以便獲得良好的循環(huán)特性和天電流特征；

（3）與有機(jī)電解質(zhì)和粘結(jié)劑接觸性良好，熱穩(wěn)定性好，有利于延長(zhǎng)電池壽命和提高安全性能；

（4）資源豐富，價(jià)格低廉，在空氣中穩(wěn)定、無(wú)毒等。目前，鋰離子電池正極材料主要有層狀的LiCoO2、LiNiO2，尖晶石型LiMn2O4，橄欖石型的LiFePO4以及三元復(fù)合材料LiMnxNiyCo1-x-yO2等。

正極材料是鋰離子電池發(fā)展的關(guān)鍵。

目前廣泛應(yīng)用的鋰離子電池正極材料是鉆酸鋰（LiCoO2），但由于鉆酸鋰中的Co在自然界中的儲(chǔ)量小，價(jià)格比較昂貴，有一定的毒性，而且在充電的過(guò)程中，鉆酸鋰由于金屬鋰的脫嵌部分變成CoO2，Co4+氧化性極強(qiáng)，容易引起燃燒、爆炸等安全事故。所以對(duì)發(fā)展大功率，大容量，需要多個(gè)單體電池串并聯(lián)的動(dòng)力電池來(lái)說(shuō)，采用鉆酸鋰存在巨大的安全隱患。

LiNiO2曾經(jīng)被寄予希望，至今未有較大突破，雖然具有較高的容量，但在制備上存在較大困難，難以合成純相的物質(zhì)，而且存在一定的安全問(wèn)題。

LiMn2O4雖然價(jià)格便宜，安全性能好，但是其理論容量不高，循環(huán)壽命、熱穩(wěn)定性和高溫性能較差。所以這些材料至今為止仍難以替代鉆酸鋰。

1997年，A.K.Padhi等首次報(bào)道磷酸鐵鋰（LiFePO4）能可逆的嵌入和脫嵌鋰離子，可充當(dāng)鋰離子電池正極材料，引起了人們的廣泛關(guān)注。

磷酸鐵鋰原料來(lái)源廣泛、價(jià)格便宜、無(wú)毒、對(duì)環(huán)境友好、理論比容量高（約170mAh.g-1），與其它鋰離子電池相比具有相對(duì)適中的工作電壓（3.4V，相對(duì)Li+/Li），不僅兼顧了LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4材料的優(yōu)點(diǎn)，而且熱穩(wěn)定好、安全性能優(yōu)越、循環(huán)性能突出，被認(rèn)為是標(biāo)志著“鋰離子電池一個(gè)新時(shí)代的到來(lái)”，特別是成為鋰離子動(dòng)力電池正極材料的首選材料。