锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展
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液、 隔膜 、 负极 材 料 等 。一 般 来 说 ， 锂 离 子 电池 正 在
产 品组成 部分 中 ， 极材料 占据 着最 重 要 的地 位 ， 正 正 极材 料 的好 坏 ， 接 决定 了最 终 锂 离 子 电池 产 品 的 直 性能 指标 。本文 将对 锂离 子 电池 正极 材 料 的发 展 现
于 表 １ 。
１ 正极 材 料 的选 择
正极材 料在 性质 上一般 应 满 足 以下 条件 ： １ 在 （）
要 求 的充放 电电位范 围 ， 电解质 溶 液具 有 相 容性 ； 与
１ １ 钴 酸锂 （ ｉｏ ， ． ＬＣ Ｏ ）
钴 酸锂具 有 三 种 物 相 ， 层状 结 构 的 ＨＴ—Ｌ． 即 ｉ
因此 ， 在很 大 程 度 上 减 少 了钴 系 锂 离子 电池 的使 用 范围， 尤其 是 在 电 动 汽 车和 大 型储wenku.baidu.com备 电源 方 面受 到
的快 速充放 电性 能 。
锂离子 电池 一般选 用 过渡 性金 属 氧化 物 为 正极
量大、 自放 电小 、 环 性 能 好 、 用 寿命 长 、 量 轻 、 循 使 重
材料 ， 一方 面过 渡金 属存 在混 合价 态 ， 电子导 电性 比 较理 想 ； 一 方 面 不 易 发 生歧 化反 应 。理 论 上具 有 另 层状 结 构 和 尖 晶石 结 构 的材料 ， 能做 锂 离 子 电池 都 的正 极材料 ， 由于制 备工 艺 上存 在 困难 ， 但 目前所 用
１５ ｍＡ ／ 。其优 点为 ： 作 电压 高 ， ５ ｈ ｇ 工 充放 电 电压平
稳 ， 合大 电流 放 电 ， 适 比能 量 高 ， 环 性 能 好 。缺 点 循 是 ： 际 比容量 仅为 理论 容量 的 ５ ％左 右 ， 的利用 实 ０ 钴 率低 ， 抗过 充 电性能差 ， 较高 充 电 电压 下 比容 量迅 在
第２ ７卷 第 １ 期 ２１ ０ １年 ２月
ＨＵＮＡＮ ＮＯＮＦ ＥＲＲＯＵＳ ＭＥＴＡＬＳ
湖 南有 色金属
３ ９
锂 离子 电池 正 极 材 料 的 发 展 现状 和 研 究 进 展
蒋 兵
（ 南 有 色金 属研 究 院 ， 南 长 沙 湖 湖 摘 ４０ １） １０ ５
要 ： 绍 了 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 钴 酸 锂 、 酸 锂 、 酸 锂 、 酸 铁 锂 、 的 氧 化 物 以 及 导 电 高 聚 介 镍 锰 磷 钒
Ｃ Ｏ ， 晶石结 构 的 Ｌ ｏ ２尖 Ｔ—ＬＣ Ｏ 和 岩盐相 ＬＣ Ｏ 。 ｉｏ ２ ｉｏ ２
（ ） 和 的电极 过 程 动 力 学 ； ３ 高度 可逆 性 ； ４ 在 ２温 （） （） 全 锂化 状态 下稳定 性好 。其 结 构具 有 以 下特 点 ： １ （） 层 状或 隧道结 构 ， 以利 于锂 离子 的脱嵌 ， 在 锂 离 子 且
状和研 究进 展进 行综 述和探 讨 。
Ｏｘ ｅ 和钒 的氧 化物 （ ａ ａｉｍ Ｏ ｉｅ 。此外 ， ｉ） ｄ Ｖ ｎｄｕ ｘｄ ） 市场
上还 出 现 了 一 些 新 型 的 正 极 材 料 ， 磷 酸 铁 锂 如
（ ｉｅ Ｏ ） Ｌ Ｆ Ｐ 和导 电聚合物 正极 材料 。 各 种常用 的锂 离子 电池 正极 材 料 的性 能 数据 列
中 图分 类 号 ： Ｇ１６ ２ Ｔ ４ ．６ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ３—５４ （０ １０ —０ ３ １０ ５ ０ ２ １ ）１ ０ ９—０ ４
自１本 Ｓ ｎ 公 司 于 １ ９ ３ ｏｖ ９ ０年 首 先 推 出 以碳 为 负 极 的锂离 子二 次 电池 产 品后 ， 因具有 工 作 电压 高 、 容
脱 嵌 时无 结 构 上 的 变化 ， 保证 电极 具 有 良好 的可 以 逆 性能 ；２ 锂 离 子 在其 中 的嵌 入 和脱 出量 大 ， （） 电极 有 较高 的容量 ， 并且 在锂 离子 脱 嵌 时 ， 电极 反 应 的 自
目前 ， 锂 离 子 电 池 中 ， 用 最 多 的 是 层 状 的 Ｌ— 在 应 ｉ Ｃ Ｏ ， 理论 容 量 为 ２ ４ ｍＡ ／ ， 际容 量在 １ ０— ｏ ２其 ７ ｈ ｇ实 ４
由能变化 不大 ， 以保 证 电池 充 放 电 电压 平 稳 ； ３ 锂 （） 离 子 在其 中应 有 较大 的扩 散 系 数 ， 以使 电池有 良好
作者简介： 蒋 兵 （９ １ ， ， 理 工 程 师 ， １８ 一）男 助 主要 从 事 有 色 金 属 材 料
速降 低 。另外 ， 加 上 钻 资 源 匮 乏 ， 格 高 的 因素 ， 再 价
的正极 材料 仍然 是钴 、 、 的氧 化物 。常见 的正 极 镍 锰
材 料 有 ： 酸 锂 （ ｉ ｉｍ Ｃ ｂ ｌ Ｏ ｉ ） 镍 酸 锂 钴 Ｌｔ ｕ ｏ ａｔ ｘｄ ， ｈ ｅ （ ｉ ｉｍ Ｎｉ ｅ Ｏ ｉｅ ， 酸锂 （ ｉ ｉｍ Ｍａ ｇｎ ｓ Ｌｔ ｕ ｃ ｌ ｘｄ ） 锰 ｈ ｋ Ｌｔ ｕ ｎ ａ ｅｅ ｈ
合物正极材料的发展现状和研究进展 。ＬＣ Ｏ 在今后正极材 料发展 中仍然 有发展潜力 ， ｉｏ ２ 通过微 掺
杂和包覆都可使钴酸锂的综合性能得到提高 ， 环性 能大大改善。环保 、 循 高能 的三元材料和磷酸铁
锂 为 代 表 的 新 型 正 极 材 料 必 将 成 为 下 一 代 动 力 电池 材 料 的首 选 。 关 键 词 ： 离子 电 池 ； 锂 正极 材 料 ； 酸铁 锂 ； 元 材 料 磷 三
体 积小 等突 出优点 ， 目前 ， 应用 已渗透 到 包 括 移动 其
电话 、 笔记 本 电脑 、 像 机 、 码 相 机 等 众 多 民用 及 摄 数
军事 领域 。另外 ， 国内外也 在 竞 相 开发 电动 汽车 、 航
天 和储能 等方 面所需 的大容量 锂离 子 电池 。 对锂离 子 电池 而 言 ， 主 要 构成 材 料 包 括 电解 其
产 品组成 部分 中 ， 极材料 占据 着最 重 要 的地 位 ， 正 正 极材 料 的好 坏 ， 接 决定 了最 终 锂 离 子 电池 产 品 的 直 性能 指标 。本文 将对 锂离 子 电池 正极 材 料 的发 展 现
于 表 １ 。
１ 正极 材 料 的选 择
正极材 料在 性质 上一般 应 满 足 以下 条件 ： １ 在 （）
要 求 的充放 电电位范 围 ， 电解质 溶 液具 有 相 容性 ； 与
１ １ 钴 酸锂 （ ｉｏ ， ． ＬＣ Ｏ ）
钴 酸锂具 有 三 种 物 相 ， 层状 结 构 的 ＨＴ—Ｌ． 即 ｉ
因此 ， 在很 大 程 度 上 减 少 了钴 系 锂 离子 电池 的使 用 范围， 尤其 是 在 电 动 汽 车和 大 型储wenku.baidu.com备 电源 方 面受 到
的快 速充放 电性 能 。
锂离子 电池 一般选 用 过渡 性金 属 氧化 物 为 正极
量大、 自放 电小 、 环 性 能 好 、 用 寿命 长 、 量 轻 、 循 使 重
材料 ， 一方 面过 渡金 属存 在混 合价 态 ， 电子导 电性 比 较理 想 ； 一 方 面 不 易 发 生歧 化反 应 。理 论 上具 有 另 层状 结 构 和 尖 晶石 结 构 的材料 ， 能做 锂 离 子 电池 都 的正 极材料 ， 由于制 备工 艺 上存 在 困难 ， 但 目前所 用
１５ ｍＡ ／ 。其优 点为 ： 作 电压 高 ， ５ ｈ ｇ 工 充放 电 电压平
稳 ， 合大 电流 放 电 ， 适 比能 量 高 ， 环 性 能 好 。缺 点 循 是 ： 际 比容量 仅为 理论 容量 的 ５ ％左 右 ， 的利用 实 ０ 钴 率低 ， 抗过 充 电性能差 ， 较高 充 电 电压 下 比容 量迅 在
第２ ７卷 第 １ 期 ２１ ０ １年 ２月
ＨＵＮＡＮ ＮＯＮＦ ＥＲＲＯＵＳ ＭＥＴＡＬＳ
湖 南有 色金属
３ ９
锂 离子 电池 正 极 材 料 的 发 展 现状 和 研 究 进 展
蒋 兵
（ 南 有 色金 属研 究 院 ， 南 长 沙 湖 湖 摘 ４０ １） １０ ５
要 ： 绍 了 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 钴 酸 锂 、 酸 锂 、 酸 锂 、 酸 铁 锂 、 的 氧 化 物 以 及 导 电 高 聚 介 镍 锰 磷 钒
Ｃ Ｏ ， 晶石结 构 的 Ｌ ｏ ２尖 Ｔ—ＬＣ Ｏ 和 岩盐相 ＬＣ Ｏ 。 ｉｏ ２ ｉｏ ２
（ ） 和 的电极 过 程 动 力 学 ； ３ 高度 可逆 性 ； ４ 在 ２温 （） （） 全 锂化 状态 下稳定 性好 。其 结 构具 有 以 下特 点 ： １ （） 层 状或 隧道结 构 ， 以利 于锂 离子 的脱嵌 ， 在 锂 离 子 且
状和研 究进 展进 行综 述和探 讨 。
Ｏｘ ｅ 和钒 的氧 化物 （ ａ ａｉｍ Ｏ ｉｅ 。此外 ， ｉ） ｄ Ｖ ｎｄｕ ｘｄ ） 市场
上还 出 现 了 一 些 新 型 的 正 极 材 料 ， 磷 酸 铁 锂 如
（ ｉｅ Ｏ ） Ｌ Ｆ Ｐ 和导 电聚合物 正极 材料 。 各 种常用 的锂 离子 电池 正极 材 料 的性 能 数据 列
中 图分 类 号 ： Ｇ１６ ２ Ｔ ４ ．６ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ３—５４ （０ １０ —０ ３ １０ ５ ０ ２ １ ）１ ０ ９—０ ４
自１本 Ｓ ｎ 公 司 于 １ ９ ３ ｏｖ ９ ０年 首 先 推 出 以碳 为 负 极 的锂离 子二 次 电池 产 品后 ， 因具有 工 作 电压 高 、 容
脱 嵌 时无 结 构 上 的 变化 ， 保证 电极 具 有 良好 的可 以 逆 性能 ；２ 锂 离 子 在其 中 的嵌 入 和脱 出量 大 ， （） 电极 有 较高 的容量 ， 并且 在锂 离子 脱 嵌 时 ， 电极 反 应 的 自
目前 ， 锂 离 子 电 池 中 ， 用 最 多 的 是 层 状 的 Ｌ— 在 应 ｉ Ｃ Ｏ ， 理论 容 量 为 ２ ４ ｍＡ ／ ， 际容 量在 １ ０— ｏ ２其 ７ ｈ ｇ实 ４
由能变化 不大 ， 以保 证 电池 充 放 电 电压 平 稳 ； ３ 锂 （） 离 子 在其 中应 有 较大 的扩 散 系 数 ， 以使 电池有 良好
作者简介： 蒋 兵 （９ １ ， ， 理 工 程 师 ， １８ 一）男 助 主要 从 事 有 色 金 属 材 料
速降 低 。另外 ， 加 上 钻 资 源 匮 乏 ， 格 高 的 因素 ， 再 价
的正极 材料 仍然 是钴 、 、 的氧 化物 。常见 的正 极 镍 锰
材 料 有 ： 酸 锂 （ ｉ ｉｍ Ｃ ｂ ｌ Ｏ ｉ ） 镍 酸 锂 钴 Ｌｔ ｕ ｏ ａｔ ｘｄ ， ｈ ｅ （ ｉ ｉｍ Ｎｉ ｅ Ｏ ｉｅ ， 酸锂 （ ｉ ｉｍ Ｍａ ｇｎ ｓ Ｌｔ ｕ ｃ ｌ ｘｄ ） 锰 ｈ ｋ Ｌｔ ｕ ｎ ａ ｅｅ ｈ
合物正极材料的发展现状和研究进展 。ＬＣ Ｏ 在今后正极材 料发展 中仍然 有发展潜力 ， ｉｏ ２ 通过微 掺
杂和包覆都可使钴酸锂的综合性能得到提高 ， 环性 能大大改善。环保 、 循 高能 的三元材料和磷酸铁
锂 为 代 表 的 新 型 正 极 材 料 必 将 成 为 下 一 代 动 力 电池 材 料 的首 选 。 关 键 词 ： 离子 电 池 ； 锂 正极 材 料 ； 酸铁 锂 ； 元 材 料 磷 三
体 积小 等突 出优点 ， 目前 ， 应用 已渗透 到 包 括 移动 其
电话 、 笔记 本 电脑 、 像 机 、 码 相 机 等 众 多 民用 及 摄 数
军事 领域 。另外 ， 国内外也 在 竞 相 开发 电动 汽车 、 航
天 和储能 等方 面所需 的大容量 锂离 子 电池 。 对锂离 子 电池 而 言 ， 主 要 构成 材 料 包 括 电解 其