第2章 正极材料

出于安全考虑，锂离子电池一般使用碳材料（例如石墨碳）做负极，所以锂离子电池的工作电压和能量密度很大程度上取决于正极材料。因此，开发拥有高能量密度、高输出电压、长循环寿命、容易合成的正极材料非常重要。满足以上特点的材料应满足以下基本要求：

1）拥有较高的氧化还原电位，保证电池的高输出电压。

2）可以容纳尽可能多的锂离子，保证电池有高的容量。

3）在锂离子的嵌入与脱嵌过程中，正极材料保持结构完整，保证电极的长循环寿命。

4）同时是良好的电子导体和离子导体，减少极化导致的能量消耗，保证电池可以快速充放电。

5）对应电池的工作电压范围应该位于电解质的电化学窗口中，尽量减少电极与电解质的反应。

6）成本低，易合成，对环境友好，同时拥有良好的电化学稳定性和热稳定性。

目前已有的正极材料主要有：层状结构，例如LiCoO₂；尖晶石结构，例如LiMn₂O₄；基于多聚阴离子；橄榄石结构，例如LiFePO₄；三元复合材料；钒氧化物；有机正极；无机硫。本章会通过结构、电化学性能、稳定性以及合成工艺和成本对各类材料进行详细的介绍。