在自然界中，锂元素是最轻的金属，它的原子量为 6.94g/mol，

ρ=0.53g/cm-3，

电化学当量最小，为 0.26 g·Ah

-1

，标准电极电位最负，为-3.045 V，锂元素的这

些特点决定了它是一种具有很高比能量的材料。

层状的 Co02，其理论容量为 274 mAh／g，实际容量在 140～155 mAh／

g。其优点为：工作电压高，充放电电压平稳，适合大电流放电，比能量高，循
环性能好。缺点是：实际比容量仅为理论容量的 50％左右，钴的利用率低，抗
过充电性能差，在较高充电电压下比容量迅速降低。另外，再加上钴资源匮乏，
价格高的因素，因此，在很大程度上减少了钻系锂离子电池的使用范围，尤其
是在电动汽车和大型储备电源方面受到限制。

镍钴锰三元复合正极材料研究工作中面临的问题和不足

(1)合成工艺不成熟，工艺复杂。由于世界各国对于复合正极材料的研究最近几
年才开始，且材料中的 Ni2+极难氧化成 Ni3+，锰离子也存在多种氧化价态，因
而合成层状结构的正极材料较为困难，尚未研究出最佳的合成工艺。由于大量
掺入过渡金属元素等因素，复合正极材料的合成工艺相对复杂，需经过长时间
的煅烧，并且大多只能在氧气气氛中，温度高于 900

℃的条件下合成出具有优

异电化学性能的复合正极材料，这对于该材料的工业化生产带来了很大的局限
性。
(2)忽略了镍钴锰三元复合正极材料合成过程中前驱体的研究。由于目前合成复
合正极材料均需煅烧，而国内外普遍采用直接市售的、 Ni-H 电池及陶瓷行业专
用的镍化物、钴化物和锰化物作为煅烧原料进行合成，仅考虑原料的化学组成，
而未注意到煅烧前驱体的种类和相关性能对复合正极材料的结构和电化学性能
产生的巨大影响。

目前开发高性能、低成本的新型锂离子电池正极材料的研究思路主要有 ：

(1)充分综合钴酸锂良好的循环性能、镍酸锂的高比容量和锰酸锂的高安全

性及低成本等特点，利用分子水平混合、掺杂、包覆和表面修饰等方法合成镍
钴锰等多元素协同的复合嵌锂氧化物；

(2)高安全性、价廉、绿色环保型橄榄石结构的 LiMPO4 (M=Fe、Mn、V 等)

的改性和应用；

(3)通过对传统的钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂等正极材料进行改性、掺杂或修

饰，以改善其理化指标和电化学性能。其中利用具有多元素过渡金属协同效应
的镍钴锰等复合嵌锂氧化物，因其良好的研究基础及可预见的应用前景而成为
近年备受关注的焦点之一。

锂离子电池正极材料应达到的要求：

    锂离子电池正极材料一般均采用嵌入化合物，主要是过渡金属氧化物，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。性能优良的锂离子电池正极材料应该具有以下几个方面的性能：
   

 

(l)正极材料中要有丰富的锂存在，这样才能够有大量的锂进行可逆嵌入和脱

嵌反应，就可以使电池的容量得到提高。在锂离子脱嵌时电极反应的自由能变
化不大，以保证电池充放电电压平稳。