Lithium-ion-batteriernes egenskaber og pris er tæt forbundet med dets positive elektrodemateriale. Generelt skal det positive elektrodemateriale opfylde: (1) Inden for det krævede ladnings- og udledningspotentialeområde har det elektrokemisk kompatibilitet med elektrolytopløsningen; (2) Blid elektrode proces kinetik; (3) Meget reversibel; (4) God stabilitet i luften under fuld lithiumtilstand.
Lithium-ion-batteri
Med udviklingen af lithium-ion-batterier udføres der konstant forskningsarbejde på højtydende og billige katodematerialer. På nuværende tidspunkt er forskningen primært fokuseret på lithium overgang metaloxider såsom lithium koboltoxid, lithium nikkeloxid, og lithium manganoxid.
Lithium koboltoxid (LiCo02) tilhører a-NaFe02 typestrukturen med en todimensionel lagdelt struktur, som er egnet til afinterkalkning af lithiumioner. På grund af sin enkle forberedelsesproces, stabile ydeevne, høje specifikke kapacitet og gode cyklusydelse bruger de fleste af de nuværende kommercielle lithium-ion-batterier LiCo02 som katodemateriale. Dens syntesemetoder omfatter hovedsageligt højtemperatur syntese af faste faser og syntese ved lav temperatur i fast fase samt bløde kemiske metoder såsom oxalsyreudfældningsmetode, solgelmetode, kold- og varmemetode og organisk blandingsmetode.
Lithium nikkeloxid (LiNi02) er en stensalt struktur sammensatte med god høj temperatur stabilitet. På grund af den lave selvudladningshastighed, lave krav til elektrolyt, ingen forurening af miljøet, relativt rigelige ressourcer og rimelig pris er det et lovende katodemateriale til erstatning af lithiumkoboltoxid. På nuværende tidspunkt syntetiseres LiNi02 hovedsageligt af den solide fasereaktion fra Ni(NO3)2, Ni(OH)2, NiCO3, NiOOH og LiOH, LiN03 og LiC03. Syntesen af LiNi02 er vanskeligere end LiCo02. Hovedårsagen er, at den støkiometriske LiNi02 let nedbrydes til Li1-xNi1+x02 under høje temperaturforhold. Overskydende nikkelioner er i lithiumlaget mellem Ni02-flyene, hvilket hindrer udbredelsen af lithiumioner. Det vil påvirke materialets elektrokemiske aktivitet, og da Ni3+ er vanskeligere at opnå end Co3+, skal syntesen udføres i en iltatmosfære [2]
Lithiummanganoxid er en modifikation af traditionelle positive elektrodematerialer. Spinel LixMn204 er i øjeblikket mest udbredt, som har en tredimensionel tunnelstruktur og er mere egnet til afinterkalkning af lithiumioner. Lithiummanganoxid har rigelige råmaterialer, lave omkostninger, ingen forurening, overprismodstand og bedre termisk sikkerhed. Det har relativt lave krav til batterisikkerhedsbeskyttelsesanordninger og anses for at være det mest lovende katodemateriale til lithium-ion-batterier. Opløsningen af Mn, Jahn-Telle-effekten og nedbrydningen af elektrolytten anses for at være hovedårsagerne til kapacitetstabet af lithium-ion-batterier med lithiummanganoxid som katodematerialet.
