一文带你了解锂离子电池的心脏——正极材料

近年来，新能源汽车在市场及政策的双重支持下发展势态良好，动力电池作为新能源汽车的核心部件，也随之飞速发展。2018年前4月，我国动力电池装机量累计达8．08GWh，同比增长253．66％。锂离子电池是新能源汽车目前使用最普遍的动力电池，它主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成。正极材料在锂电池的总成本中占据40％以上的比例，并且其性能直接影响了锂电池的各项性能指标，所以正极材料在锂电池中占据核心地位。正极材料的性能和价格等是制约锂离子电池进一步向高能量、长寿命和低成本发展的瓶颈，发展高能锂离子电池的关键技术之一是正极材料的开发。那么今天，电动汽车资源网就给大家说一说锂离子电池的正极材料有哪些。

锂钴氧化物

锂钴氧化物，也被称作钴酸锂，化学式为LiCoO2，是以一种无机化合物。锂钴氧化物是目前市场上锂离子电池用的最广泛的正极材料之一。LiCoO2属于α－NaFeO2型结构，它具有二维层状结构，适合锂离子的脱嵌，其理论容量为274mAh／g，但在实际应用中，由于结构稳定性的限制，最多只能把晶格中的一半Li＋脱出，因此实际比容量约为140mAh／g 左右，其平均工作电压高达3．7V。锂钴氧化物一般采用高温固相法制备，该种方法工艺简单、容易操作、适宜量产。由于锂钴氧化物制备容易，而且具有电化学性能高、循环性能好、性能稳定以及充放电性能优良等优点，所以它是最早被规模化用于锂离子电池的正极材料。

锂镍氧化物

锂镍氧化物，也被称作镍酸锂，化学式为LiNiO2。锂镍氧化物的结构为立方岩盐，与锂钴氧化物相同，但其价格比锂钴氧化物低。它的理论容量为276mAh／g，实际比容量为140～180mAh／g，工作电压范围为2．5V～4．2V。锂镍氧化物拥有高温稳定性好、自放电率低、无过充电及过放电限制、无污染等优点，此外它还是目前研究的正极材料中实际放电容量较高的。但由于其要求在富氧气氛下合成，工艺条件控制要求较高且易生成非计量化合物，条件苛刻，制备困难，所以它作为锂离子电池的正极材料使用的并不多。

锂锰氧化物

锂锰氧化物，按照结构分为层状LiMnO2和尖晶石型LiMn2O4两种。LiMnO2属于正交晶系，岩盐结构，氧原子呈扭变四方密堆结构分布，理论比容量达到286mAh／g，充放电范围为2．5～4．3V。LiMn2O4为尖石型结构，立方晶系，F其可以产生4．0 V的高电压平台，理论容量为148mAh／g，与锂钴氧化物容量接近。我国是一个锰矿资源丰富的国家，锰矿价格低廉，而且环境相容性好，所以锂锰氧化物也是很有发展潜力的正极材料。使用锂钴氧化物作为正极材料生产的电池，安全性好，耐过充放电。

锂铁氧化物

锂铁氧化物，化学式为LiFePO4，在自然界中以磷铁锂矿的形式存在，为橄榄石形结构，属于正交晶系。锂铁氧化物理论比容量为170mAh／g，理论电压为3．5V。它充放电前后结构变化小，循环性能好，高温稳定性好，并且在室温条件下充放电可接近理论容量；缺点是在高倍率下极化大，可逆容量下降快，且不能进行大电流充放电。目前锂铁氧化物的制备方法有高温固相法、液相法、溶胶－凝胶法、喷雾热解法、微波法等等。其中传统的高温固相法制备出来的晶粒尺寸不易掌控，并且电化学性能较差，改进后的高温固相法将液相机械化学活化法运用在其合成工艺中，因此更适合工业化规模化生产。

锂钒氧化物

锂钒氧化物，化学式为Li1＋xV3O8，它的结构由八面体和三角双锥组成，锂离子位于八面体位置，与层之间用离子键固定，过量的锂占据层间四面体位置。其理论比容量为240mAh／g，充放电范围较小，在2～3．7V之间。锂钒氧化物比容量高、循环性能稳定，但其电导率低，氧化性强，容易导致有机电解液分解。制备锂钒氧化物的主要方法有高温固相法和液相反应法。

锂锰镍钴复合氧化物

锂锰镍钴复合氧化物，化学式为LiNi1－x－yCoxMnyO2。它由于引入和Ni、Co、Mn，所以存在明显的三元协同效应，综合了LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2 三种层状材料的优点。由于加入了Ni，有效提高了其材料容量；加入了Co，其层状结构得到明显稳定；加入Mn，降低了材料成本的同时，还提高了其安全性。此外，LiNi1－x－yCoxMnyO2的充放电平台高，性能更佳，因此有望取代现有的其他正极材料。

（来源：电动汽车资源网 黄诚）