鋰電池正極材料歷來是科學家們研究的重點。在電池充放電的過程中，正極材料不但要作為鋰源，鋰電池正極(ji)材料(liao)結(jie)構形(xing)態，會影響電池(chi)內部正負(fu)兩(liang)極(ji)嵌(qian)(qian)鋰材料(liao)間往復嵌(qian)(qian)脫所需要的(de)鋰，還要負(fu)擔電池(chi)負(fu)極(ji)材料(liao)表面形(xing)成(cheng)固液界面膜(SEI膜)所消耗(hao)的(de)鋰。因此理想的(de)正極(ji)材料(liao)需具(ju)備以下特點：電位高、比(bi)容量(liang)高、密(mi)(mi)度(du)大(da)( 包含壓實密(mi)(mi)度(du)和振實密(mi)(mi)度(du))、安(an)全(quan)性好、倍率性能佳和長壽命等。

目前(qian)，能(neng)滿(man)足以上要求的(de)(de)材料根據其結構(gou)特點主要分為三種，即(ji)層狀結構(gou)材料 LiMO2（M=Co、Ni、Mn）；具(ju)有尖晶石結構(gou)的(de)(de)錳酸鋰材料（LiMn2O4）；具(ju)有橄(gan)欖石結構(gou)的(de)(de)LiMPO4（M=Fe、Mn、Co、Ni）。

一(yi)、層狀結(jie)構正極材料

目前,在商業化的(de)鋰離子電池正極材(cai)(cai)料中(zhong)(zhong)，LiCoO2一直居于主體(ti)地位(wei)。LiCoO2具(ju)有(you)α-NaFeO2型(xing)二(er)維層(ceng)狀(zhuang)結構(gou)(gou)，非常適(shi)合鋰離子的(de)嵌脫，具(ju)有(you)電壓高(gao)(gao)(gao)、放(fang)電平穩(wen)(wen)、比(bi)能(neng)量(liang)高(gao)(gao)(gao)、循環性(xing)(xing)能(neng)好、制備工藝(yi)簡單等(deng)優點，能(neng)夠適(shi)應大電流充(chong)放(fang)電。其(qi)理論(lun)容量(liang)為(wei)274 mAh/g，為(wei)了使其(qi)保持良好的(de)循環穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)，實際(ji)容量(liang)控(kong)制為(wei)140 mAh/g。但是，LiCoO2材(cai)(cai)料作為(wei)正極，存在著(zhu)電池容量(liang)衰減較大、抗過(guo)充(chong)性(xing)(xing)差、熱穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)差等(deng)問題(ti)，為(wei)了克服LiCoO2材(cai)(cai)料這些缺陷，常采用(yong)摻(chan)雜改(gai)性(xing)(xing)、包覆等(deng)方式提高(gao)(gao)(gao)其(qi)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)。層(ceng) 狀(zhuang) LiMnO2的(de) 理 論(lun) 容 量(liang) 較 高(gao)(gao)(gao) ， 為(wei) 285mAh/g，具(ju)有(you)能(neng)量(liang)密度(du)高(gao)(gao)(gao)、無毒(du)及低成本等(deng)優點。但是，在充(chong)放(fang)電過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，由于Jahn-Teller效(xiao)應，其(qi)結構(gou)(gou)會(hui)發生改(gai)變，導致材(cai)(cai)料粉化，可逆容量(liang) 迅 速 衰 減 。 為(wei) 了 制 備 穩(wen)(wen) 定(ding) 層(ceng) 狀(zhuang) 結 構(gou)(gou) 的(de)LiMnO2，可以(yi)在Mn-O層(ceng)上引入其(qi)它過(guo)渡金屬元素，與(yu)Mn形成復合金屬氧化物，增強材(cai)(cai)料層(ceng)狀(zhuang)結構(gou)(gou)的(de)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)(xing)。文(wen)獻(xian)報道，向層(ceng)狀(zhuang)LiMnO2中(zhong)(zhong)摻(chan)入Al 、Cr 、Co、Ni 等(deng)可以(yi)穩(wen)(wen)定(ding)材(cai)(cai)料層(ceng)狀(zhuang)結構(gou)(gou)的(de)元素，能(neng)夠顯著(zhu)改(gai)善其(qi)電化學性(xing)(xing)能(neng)。

二、 尖(jian)晶石結構正極材(cai)料

尖(jian)晶(jing)石LiMn2O4具有(you)耐過充(chong)性能好(hao)、熱穩定性高、資源豐富、環境友好(hao)等優點，被(bei)認(ren)為是(shi)最有(you)前途(tu)的鋰離子電池(chi)正極材(cai)料。但(dan)其存(cun)在著(zhu)高溫(wen)循(xun)環性能差(cha)的缺陷，因此(ci)，對尖(jian)晶(jing)石LiMn2O4的改性研究一直是(shi)該類(lei)材(cai)料研究熱點。以(yi)Mn3O4作(zuo)為合成前驅體，在800℃下(xia)反(fan)應，可得到電化學性能優越(yue)的純(chun)相尖(jian)晶(jing)石LiMn2O4微米球(qiu)；有(you)研究發現，與純(chun)LiMn

2O4相比較，表(biao)面包覆有YPO4的(de)LiMn2O4表(biao)現出了(le)更好的(de)循環(huan)性(xing)能，這是因(yin)為YPO4隔(ge)絕了(le)正極(ji)活性(xing)材料與電(dian)解液(ye)直接接觸(chu)，阻止了(le)Mn3+的(de)溶解，還抑制了(le)電(dian)池(chi)阻抗增(zeng)長，因(yin)而(er)進(jin)一步提高了(le)電(dian)極(ji)的(de)熱(re)穩定性(xing)。

三、 橄欖石結構正極材料

LiFePO4具有(you)循環穩定(ding)性(xing)好、高安(an)全性(xing)、和(he)綠色友(you)好等優點(dian)，一直是動力鋰離子(zi)電(dian)池領域的(de)研(yan)究熱點(dian)。LiFePO4具有(you)規整(zheng)(zheng)的(de)橄欖石結(jie)構，屬正 交 晶(jing) 系(xi) ， Pmnb 空(kong) 間 群(qun) ， 晶(jing) 胞 參(can) 數 為(wei)a=0.469nm，b=1.033nm，c=0.601nm。目(mu)前(qian)，可采用(yong)固相法(fa)(fa)、共沉淀法(fa)(fa)、溶(rong)膠-凝膠法(fa)(fa)、水熱/溶(rong)劑(ji)熱法(fa)(fa)、微(wei)波法(fa)(fa)和(he)碳(tan)(tan)熱還原(yuan)法(fa)(fa)等多種方法(fa)(fa)合(he)成(cheng)LiFePO4。由于(yu)LiFePO4的(de)電(dian)子(zi)電(dian)導率和(he)離子(zi)電(dian)導率均較低(di)，材料的(de)整(zheng)(zheng)體(ti)電(dian)化學性(xing)能較差，在實際應用(yong)中嚴重受限。目(mu)前(qian)可通(tong)過包覆、摻(chan)雜或將材料納(na)米化來加(jia)以改善。Fan等通(tong)過碳(tan)(tan)熱還原(yuan)法(fa)(fa)制(zhi) 備(bei) 了 LiFePO4/C (LFPC) 和(he) LiFe1-2xTixPO4/C(LFTPC)，碳(tan)(tan)包覆和(he)Ti 摻(chan)雜的(de)LFTPC電(dian)導率可達~10-4S/cm ； 用(yong) 不 同(tong) 比(bi) 率 的(de) TiO2摻(chan) 雜LiFePO4(LFP)， 得(de)到(dao)LFTPC的(de)晶(jing)體(ti)結(jie)構很穩定(ding)，與LFP相比(bi)具有(you)更小(xiao)的(de)粒徑；在不同(tong)Ti摻(chan)雜率的(de)LFTPC中，摻(chan)雜率為(wei) 2%的(de)LFTPC具有(you)最(zui)好的(de)倍率性(xing)能和(he)循環性(xing)能。

鋰(li)離(li)子電(dian)池(chi)(chi)(chi)正(zheng)(zheng)極材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的理論能(neng)量密(mi)度(du)及當前研究中(zhong)所具有(you)的能(neng)量密(mi)度(du)可(ke)以(yi)看出，與層(ceng)狀結(jie)構和尖(jian)晶(jing)(jing)石(shi)(shi)(shi)結(jie)構材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)相比，橄(gan)欖(lan)石(shi)(shi)(shi)結(jie)構材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)及其派生物具有(you)較低的能(neng)量密(mi)度(du)，所以(yi)對于(yu)高能(neng)量密(mi)度(du)的鋰(li)離(li)子電(dian)池(chi)(chi)(chi)正(zheng)(zheng)極材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)而言(yan)，當前的研究熱(re)點(dian)傾向于(yu)層(ceng)狀結(jie)構和尖(jian)晶(jing)(jing)石(shi)(shi)(shi)結(jie)構材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的研究；但(dan)是因為具有(you)高安全性的突出優點(dian)，橄(gan)欖(lan)石(shi)(shi)(shi)結(jie)構材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)一直(zhi)是動力電(dian)池(chi)(chi)(chi)的重要研究方向之一。