关于锂离子电池正极材料的研究与发展

上世纪末，从锂离子电池正极材料加工性能和电池性能的角度出发，清华大学研究团队提出了控制结晶制备高密度球形前驱体的技术，结合后续固相烧结工艺，提出了制备含锂电极材料的产业技术。其中，控制结晶方法制备前驱体，可以在晶胞结构、一次颗粒组成与形貌、二次颗粒粒度与形貌，以及颗粒表面化学四个层面对材料的性能进行调控与优化。

利用该技术工艺生产的材料具有颗粒粒度及形貌易控制、均匀性好、批次一致性和稳定性好的特点，可以同时满足电池对于材料电化学性能和加工性能的综合要求。因材料的堆积密度高，尤其适用于高比能量电池。该技术工艺适用于多种正极材料，并适合于大规模生产，随着时间的推移，逐步被证明是锂离子电池正极材料的最佳生产技术工艺，得到了现今产业界的普遍接受和认可。这也是我国科学工作者对国际锂离子电池产业做出的重要贡献之一。

锂离子电池具有比能量高、储能效率高和寿命长等优点，近年来逐步占据电动汽车、储能系统以及移动电子设备的主要市场份额。从1990年日本Sony公司率先实现锂离子电池商业化至今，负极材料一直是碳基材料，而正极材料则有了长足的发展，是推动锂离子电池性能提升的最关键材料。

锂离子电池正极材料的研究与发展，主要在三个方面进行：

1)基础科学层面，主要是发现新材料，或者对材料组成、晶体结构及缺陷结构的计算、设计与合成探索，以期发现电化学性能优异的新型正极材料;

2)材料化学层面，主要探讨合成技术，以期对材料晶体结构、取向、颗粒形貌、界面等材料结构因子进行优化，获得电化学性能、加工性能和电池性能的最佳匹配，目的是研发可实现正极材料综合性能最优化的材料结构及其合成方法;

3)材料工程技术层面，主要是发展可大规模、低成本、稳定的设备与工艺，以期发展合理的工程技术，满足市场需求。

锂离子电池正极材料要在全电池中发挥最优良的性能，需要在材料组成优化的前提下，进一步优化材料的晶体结构、颗粒结构与形貌、颗粒表面化学、材料堆积密度和压实密度等物理化学性质，同时还需要严防工艺过程引入微量金属杂质。当然，稳定、高质量的大规模生产是材料在电池制造中性能稳定的重要的保障。随着锂电技术的日臻完善和锂电市场的日趋成熟，不同正极材料的应用领域逐渐出现划分，即锂离子电池对于各种正极材料的性能要求也不尽相同。因而，正极材料的主流合成技术与工艺也经历了不同的发展路径。