鋰離子電池正極材料的發(fā)展趨勢

自從70年代人們發(fā)現(xiàn)了可以嵌入鋰離子的TIS2金屬化合物，特別是90年代SONY采用可以嵌鋰的鈷酸鋰做陰極材料，石墨做陽極材料的鋰離子電池以來，鋰離子電池的負極材料一直是石墨類材料，錫類化合物和硅類化合物負極材料仍然沒有獲得大的進展；但是正極材料已經(jīng)從鈷酸鋰材料一枝度秀，到鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷鐵酸鋰材料齊頭并進的發(fā)展趨勢。

鈷酸鋰材料作為第一代商品化的鋰離子電池正極材料，還有許多不可取代的優(yōu)勢：材料的加工性能很好，密度高，比容量相對較高，材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，循環(huán)性能好，材料的電壓平臺較高且比較穩(wěn)定，是目前最成熟，也是唯一商業(yè)化的正極材料，在短時間內(nèi)，特別是在通訊電池領(lǐng)域還有不可取代的優(yōu)勢。但是其存在的價格昂貴、容量幾乎發(fā)揮到了極限、資源緊缺、安全性差等缺陷使得其必然在最近的5到10年內(nèi)遭受被取代命運。現(xiàn)在取代鈷酸鋰材料有兩個方向，一是在動力鋰電池領(lǐng)域，錳酸鋰和磷鐵酸鋰是最有希望的材料，二是在通訊電池領(lǐng)域，鎳鈷鋰和鎳鈷錳鋰三元材料是最有希望代替鈷酸鋰的正極材料。

錳酸鋰材料是除鈷酸鋰外研究最早的正極材料，通過多年的研究，材料的性能得到較大的改善。其較高的安全性，低廉的價格，使其在動力鋰電池領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景；但是其較低的比容量，較差的循環(huán)性能，特別是高溫循環(huán)性能使得其應(yīng)用受到了較大的限制，雖然通過最近幾年的研究，循環(huán)性能得到一定的改善，但是高溫循環(huán)性能還沒有得到較好的解決，推遲了其大規(guī)模商業(yè)化的步伐。

磷鐵酸鋰材料是最近兩年才快速發(fā)展起來的正極材料，其低廉的價格，較高的安全性能，較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，優(yōu)越的循環(huán)性能使得其作為動力鋰電池和備用電源領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景，大有取代錳酸鋰之趨勢。但是其也存在一些難易解決的問題，特別振實密度低，體積比容量低，電導(dǎo)率低，低溫方電性能差，倍率放電差等問題要繼續(xù)研究和改進