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

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。一般来说，正极材料应满足以下儿方而的要求Czo1: a、嵌、脱锂电位高。以保证电池较高的L作电压；b、嵌、脱锂容量高，以保证电池的高比容量和比能量；c、在所要求的充放电电位范幽内，具有与电解质优良的相容性；d、温和的电极过程动力学；e、高度嵌、脱锂可逆性；f、全锂化状态下在空气中稳定性好；g、原料廉价易得；h、制备工艺简单。目前，生产实践和科学研究中已经涌现出多种锂离子电池正极材料，按照材料的化学组成。正极材料可分为过渡金属嵌视氧化物、金属氧化物、金属硫化物和其它正极材料，而商品化锂离子电池使用的只有过渡金属嵌锂氧化物。山于过渡金属嵌愧氧化物是目前商品化锂离子电池的正极材料，这里重点介绍这种类材料。
过渡金属嵌锂氧化物：LiCoO2是最旱用于商品化锂离子电池的正极材料，它属于a-NaFe()2型结构，工作电压范围为3.5-4.2V，理论比容量为274mA . h/g，正常充放电过程中锂的利用率为55纬-60%1211，合成方法是将锂源(如L12CO3)和钴源(如COCO3 )按摩尔比1：1混合，在空气中于700-850℃灼烧而成[22]。为获得更加优良的电化学性能，一般在其中添加少量Ni, Al, In等元素制得复合LiCoO2, 1，iCoO2的可逆性、放电容量、充放电效率、工作电压和稳定性等电化学性能均十分优良，因此LiCoO2作为锂离子电池的正极材料从1990年步入市场后，一直处于垄断地位。但由于自然界中钴资源缺乏，LiCo2的成本较高，因此必须开发更廉价易得的材料，这样就可以显著降低单体电池的造价，干是涌现出了LiNiO2,I，iMn2O4, LiFel'O4等多种过渡金属的嵌锂化合物。
LiNiO2是继LiCo2后研究较多的层状化合物，镍与钴的性质相近，价格比钴低廉，工二作电压范围为2.5-4.1V，理论比容量为274mA . h/g，实际最大容量高达200mA . h/g左右。这种材料对电解质组成不敬感，不污染环境，自放电率低，不存在过充电和过放电的限制，资源相对一1刁富且价格适宜。是一种很有希望代替LiCoO2的正极材料，法国SAFT公司和加拿大的Moli能源公司近年来一直使用LiNiO2作为商品化锂离子电池的正极材料。LiNiO2的合成一般是用锂盐和镍盐混合在700-850'C经固态反应制备，掺杂其它元素(如Co、 Mn、Ga等)可进一步提高其电化学性能。尽管如此，LiNiO2的制备和存储问题十分突出Li业制备化学计量的LiNio2非常困难，组成稍有变化，其结构与电化学性能便产生明显差异，例如，制备三方晶系的I，iNiO2时容易产生立方晶系的LiNiO2，而立方，易系的LiNiO2无电化学活性。LiNi()2在存储过程中易分解，放置几个月后，电化学性能明显改变不仅如此，LiNiO2在电池中脱、嵌视时形成LiNiO2可以在较高益度下释放出氧，从而出现电池安全性问题。从这些方而来看，LiNiO2的实际应用还受到多方面的限制。