锂电池正极材料的制备和研究现状

摘要：综述了各种锂电池正极材

料的制备方法和研究现状，重点对聚阴离子型

正极材

料的结构特点，合成方法，电化学性能及改善材料电导率的各种方法及其机理进行

了总结和探讨。

关键词：锂电池

正极材料聚阴离子电化学性能

Synthesis and Progress in Research on Cathode Materials

for Lithium-ion Batteries

Abtract: Synthesis methods and recent progress on the cathode materials for

lithium ion batteries was reviewed ， Emphasis was placed on the discussion of the
structure, synthesis methods and the electrochemical behaviors of the polyanion-type
cathode materials and how to improve their low electronic conductivity.

Key words：lithium ion batteries cathode materials polyanion electrochemical

behaviors

锂离子电池是一种新型的新绿色二次电池，由于其电压高、容量高、体积小、

重量轻、循环寿命长、安全性能好，无记忆效应等优点已广泛应用于各类便携式
电子产品

(移动电话、PDA、笔记本电脑、ipod 等）中，并将成为电动汽车和混合

动力汽车的主要动力源，被认为是最有竞争力和最有发展潜力的二次电池

[1-3]

。

而锂离子二次电池性能的决定性因素是正极材料。电池的工作电压（锂离子在正
极材料中的脱出

-插入电压）、工作时间（正极材料的能量存储密度和充放电循

环属性）、稳定性（正极材料在各种工作条件下的结构稳定性）等重要性质都由
正极材料决定。锂离子电池正极材料不仅作为电极材料参与电化学反应，而且是
锂离子源。所以，研制高性能的锂离子二次电池的关键是得到高性能的正极材料
目前，锂离子电池的发展方向一方面是对现有材料进行改性以提高其电化学性
能，另一方面是新型征集材料的研发。当今研究较多的正极材料主要是过渡金属
氧化物和聚阴离子型。特别是后者，因其具有成本低廉、无毒性、循环性能好等特
点，已成为世界各国科研人员的研究热点之一

[4-5]

。本文综述了这两大类正极材

料结构和性能的特点及其研究现状。

1 过渡金属氧化物 LiMO2(M = Co，Ni，Mn)

锂离子二次电池一般选用过渡金属氧化物为正极材料。一方面过渡金属存在

混合价态，电子导电性比较理想，另一方面不易发生歧化反应。过渡金属氧化物
是锂与过渡金属形成的嵌入式化合物，是目前锂离子电池中应用的主要正极材
料。

1.1 LiCoO2

作为锂离子电池正极材料的锂钴氧化物（

LiCoO

）具有电压高，放电平稳，

适合大电流放电，比能量高，循环性好的优点

[6-7]

。其二维层状结构属于

α-

NaFeO2型, 适合锂离子嵌入和脱出。在理想的 LiCoO

层状结构中，晶格参数

a=2.816(2),c=14.08(1)，O

是面心立方紧密堆积排列，

和

交替占据立方密

堆的氧八面体间隙层的

3a和3b位，0

占据

6c位。在充放电过程中，锂离子可以从

所在平面发生可逆的嵌入

/脱嵌反应，由于锂离子在强键合的CoO

层面进行二维