锂离子电池正极材料有什么要求

锂离子电池的重要部件有正极、负极、电解液、隔膜等，锂离子能量的存储和释放是以电极材料的氧化还原反应形式实现的，正极活性物质是锂离子电池最为关键的核心材料。

一般而言，正极材料的关键性能指标有：化学成分、晶体结构、粒度分布、振实密度、比表面积、pH值、首次放电比容量、首次充放电效率、循环寿命等。

在锂离子电池正极材料的研究方面，美国学者锂离子电池之父GOODENOUGH教授作出了巨大贡献：1980年在英国牛津大学就职期间发现了钴酸锂可用作锂电正极，次年他在LCO专利中提及镍酸锂作为正极材料的可行性；1983年，首次尝试将锰酸锂作为正极材料用于锂离子电池；1997年，他又开发出橄榄石结构正极材料磷酸铁锂。此外，为了解决镍酸锂性能不稳定问题，加拿大的DAHN教授和日本小槻勉教授进行了大量的掺杂改性研究；1997年，日本户田公司率先申请了最早的镍钴铝酸锂专利；1999年，新加坡大学的刘昭林、余爱水等人在镍钴酸锂基础上引入Mn改性，最早报导了镍钴锰酸锂。

经过近三十年的快速发展，基于上述科学家的研究成果，钴酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂等正极材料陆续产业化，并被拓展用于众多领域。随着新能源汽车对高能量密度正极材料的需求，目前镍钴锰酸锂三元材料已经成为最重要、占比最大的正极材料。

正极是电池的核心部件，其优劣直接影响电池性能。一般而言对正极活性物质有如下要求：1、允许大量Li+嵌入脱出(比容量大)；2、具有较高的氧化还原电位(电压高)；3、嵌入脱出可逆性好，结构变化小(循环寿命长)；4、锂离子扩散系数和电子导电性高(低温、倍率特性好)；5、化学/热稳定性高，与电解液相容性好(安全性好)；6、资源丰富，环境友好，价格便宜(成本低、环保)。

锂离子电池体积能量密度很大程度上取决于活性物质密度。正极材料的密度与其所含元素的原子量、晶体排布方式、结晶程度、球形度、颗粒大小及分布、致密度等密切相关，受制备工艺影响。正极材料的密度分为松装密度、振实密度、粉末压实密度、极片压实密度、理论密度等。