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摘 要：近年来，由于国内居民节能环保意识的不断加强，市场上的电能产品渐趋增多，从而导致锂离子电池的需求量也随之增加。而锂离子电池所具备的工作电压高、环境适应性强、安全性能好等等优点，也使之成为了当前汽车的主要动力电源。正极材料作为锂离子电池最为重要的组成部分，随着科学技术的不断发展，其也在不断更新，并且各方面性能都得了长足的发展与进步。本文结合笔者实践工作经验，主要对锂离子电池正极材料的常用种类及其发展趋势展开探讨。
关键词：锂离子电池；正极材料；导电聚合物；研究进展
由于锂离子电池具有工作电压高、环境适应性强、安全性能好、使用寿命常等等优点，因此目前已被广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机、汽车、航天设备等诸多民用、军事领域。锂离子电池主要有电解液、正负极材料、隔膜等材料制备而成，其中正极材料在锂离子电池中占据最为重要的位置，因此正极材料的优劣，直接影响着锂离子电池的各方面性能指标。所以说，我们对锂离子电池正极材料展开研究与探讨，有助于推动锂离子电池的良性发展。
一、锂离子电池常用的正极材料分析
通常情况下，锂离子电池都会选用过渡性金属氧化物作为正极材料，主要原因是过渡金属有混合价态，导电性较为优越，并且还不容易发生歧化反应。从理论上来看，只要是具备层状结构以及尖晶石结构的导电材料，都可以作为锂离子电池的正极材料，然而受制备工艺的制约，当前常用的锂离子电池正极材料主要为锰、镍的氧化物。近年来，市场上开始出现一些新型正极材料，常见的有磷酸铁锂、导电聚合物等。
（一）锰酸锂
锰酸锂又可以细分为层状结构的（LiMn02）和尖晶石结构的（LiMn04），这两种结构的锰酸锂都可以作为锂电池的正极材料，其具有安全性能高、耐过充性好等优势，并且世界上的锰资源较为丰富，因此其价格较低，可以说是当前使用最为广泛、最有发展前途的正极材料之一。但LiMn04在使用过程中存在John-Teller效应，充放电过程中极易产生结构畸形变化，从而导致容电量大幅度下降，尤其是在高温环境下使用，容电量下降的更为明显。LiMn02近几年发展的比较快，其具有价格低、容量高的明显优势，理论上其比容量达到了286mAh/g，实际上也已经达到200mAh/g，所以说其具有很高的性价比，这也是近几年其发展迅速的根本原因所在。
（二）镍酸锂
镍酸锂（LiNi02）存在两种结构的变体，其中具有（a-NaFeO2）型菱方层状结构的LiNi02才具备锂离子应有的脱/嵌反应活性，才能作为正极材料来使用，理论上LiNi02的比容量达到274mAh/g，目前实际比容量已达到190～210mAh/g。根据测量LiNi02的工作电压在2.5～4.1V，并且其并没有过充电、过放电方面的限制，同时对环境也没有污染。所以说，LiNi02是一种发展前景良好的锂离子电池正极材料，其合成方法主要有高温固相合成法、共沉淀法以及sol-get法等。
（三）磷酸铁锂
早在1997年，Padhi等人率先提出了硫酸铁锂（LiFePO4）的制备工艺及性能研究，自此之后，LiFePO4便开始为人们所熟悉和使用。LiFePO4具有橄榄石晶体结构，其理论比容量达到170mAh/g，并且具有较为稳定的放电平台，其最主要的缺点在于大电流充放电有一定的不足之处，但这却不妨碍其成为锂离子电池正极材料的重要替代材料，毕竟其还具有理论比容量高、环境适应性强、价格低廉、热稳定性好、电压较高等等显著优点。相对而言，LiFePO4是一种较为经济、实用的锂电池正极材料。
目前，LiFePO4最常用的制备方式是采用高温固相法制备粉体，除此之外，还可以采用溶胶-凝胶法或者是水热法等，都可以制备出颗粒细致、较高纯度的LiFePO4粉体。
（四）钒的氧化物
由于锂钒氧化物具有容量高、成本低以及无污染等优势，因此其成为了当下最具发展前途的锂电池正极材料。根据钒的多价性，其可以生成VO2、V3O6、V6O13等多种钒氧化物，而钒氧化物在经过加过之后又可以生成层状嵌锂化合物LixVO2、Li1+xV3O8，还可以生成尖晶石结构和反尖晶石结构的LixVO2、LiNiVO4等嵌锂化合物。这些锂钒化合物均可以作为锂电池的正极材料来使用，而且都具有较好的电化学性能。
（五）导电聚合物
除金属氧化物可以作为锂电池的正极材料外，还可以采用导电聚合物作为锂电池的正极材料，并且导电聚合物正极材料还具有加工性能良好、不易发生内部短路等优势，同时使用它之后电机的比表面更大、比功率也更加高，所以说导电聚合物在锂电池正极材料制造中同样具有较强的竞争力和发展前景。现阶段，已经开始进行研究的锂电池聚合物正极材料主要有聚吡咯（PPY）、聚苯胺（PAn）、聚乙炔（PA）等。其中聚苯胺（PAn）具有良好的比容量、电极电位及稳定性等电化学性能，所以说其可以用作高能电池的正极材料。
二、锂离子电池正极材料的未来发展趋势分析
（一）复合正极材料能够提升材料的電化学性能
锂电池正极材料选择时，无论是单纯使用锂化物材料、锂钒氧化物材料还是导电聚合物等，都会存在一定的缺点和不足之处，从而影响到正极材料的电导率、比容量、工作电压等电化学性能，因此具体使用时可以根据材料性能加入一些添加剂，以弥补单纯正极材料的不足，提高其电化学性能。比如说，LiFePO4具有颗粒细、黏度低、比表面大等物理性质，所以其体积密度比较小，具体使用时我们可以在其制备的正极材料中添加体积小、密度高的炭以及有机粘结剂，而经研究发现，经过高温合成、并用炭包覆且添加了金属粉末的LiFePO4正极材料具有更高的电导率和可逆容量。
（二）聚阴离子型化合物是一种很有前途的正极材料
由于聚阴离子型化合物具有结构稳定、循环性能优越等电化学性能，因此其也能够作为锂电池的正极材料来使用，但目前其电化学性能中的锂脱嵌动力性能比较差，因此其使用还存在较大的限制，尚且需要更多的研究和开发。
结语：总的来说，锂电池在我们生产生活中的应用越来越广泛，随着其发展，我们也会它提出容量、环境适应性、电压等各方面的要求。鉴于锂电池正极材料在其电化学性能方面的重要作用，我们必须加强对正极材料的研究和开发，争取研发出经济性更高、实用性更强、环保性更优的正极材料，为进一步促进锂电池的发展和应用奠定坚实的基础。
参考文献
[1] 伍发元，贾蕗路，毛荣军，皮元丰. 锂离子电池正负材料的回收利用[J]. 电源技术. 2014（01）.
[2] 何敏，习小明，周友元. 二氧化锰还原法制备锰酸锂材料及其性能研究[J]. 矿冶工程. 2014（04）.
[3] 墨柯. 锂电市场发展回顾及趋势预测[J]. 新材料产业. 2015（09）.
[4] 刘洪权，郑田田，郭倩颖，陈蕴博，谷亦杰. 锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展[J]. 稀有金属材料与工程. 2012（04）.
关键词：锂离子电池；正极材料；导电聚合物；研究进展
由于锂离子电池具有工作电压高、环境适应性强、安全性能好、使用寿命常等等优点，因此目前已被广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机、汽车、航天设备等诸多民用、军事领域。锂离子电池主要有电解液、正负极材料、隔膜等材料制备而成，其中正极材料在锂离子电池中占据最为重要的位置，因此正极材料的优劣，直接影响着锂离子电池的各方面性能指标。所以说，我们对锂离子电池正极材料展开研究与探讨，有助于推动锂离子电池的良性发展。
一、锂离子电池常用的正极材料分析
通常情况下，锂离子电池都会选用过渡性金属氧化物作为正极材料，主要原因是过渡金属有混合价态，导电性较为优越，并且还不容易发生歧化反应。从理论上来看，只要是具备层状结构以及尖晶石结构的导电材料，都可以作为锂离子电池的正极材料，然而受制备工艺的制约，当前常用的锂离子电池正极材料主要为锰、镍的氧化物。近年来，市场上开始出现一些新型正极材料，常见的有磷酸铁锂、导电聚合物等。
（一）锰酸锂
锰酸锂又可以细分为层状结构的（LiMn02）和尖晶石结构的（LiMn04），这两种结构的锰酸锂都可以作为锂电池的正极材料，其具有安全性能高、耐过充性好等优势，并且世界上的锰资源较为丰富，因此其价格较低，可以说是当前使用最为广泛、最有发展前途的正极材料之一。但LiMn04在使用过程中存在John-Teller效应，充放电过程中极易产生结构畸形变化，从而导致容电量大幅度下降，尤其是在高温环境下使用，容电量下降的更为明显。LiMn02近几年发展的比较快，其具有价格低、容量高的明显优势，理论上其比容量达到了286mAh/g，实际上也已经达到200mAh/g，所以说其具有很高的性价比，这也是近几年其发展迅速的根本原因所在。
（二）镍酸锂
镍酸锂（LiNi02）存在两种结构的变体，其中具有（a-NaFeO2）型菱方层状结构的LiNi02才具备锂离子应有的脱/嵌反应活性，才能作为正极材料来使用，理论上LiNi02的比容量达到274mAh/g，目前实际比容量已达到190～210mAh/g。根据测量LiNi02的工作电压在2.5～4.1V，并且其并没有过充电、过放电方面的限制，同时对环境也没有污染。所以说，LiNi02是一种发展前景良好的锂离子电池正极材料，其合成方法主要有高温固相合成法、共沉淀法以及sol-get法等。
（三）磷酸铁锂
早在1997年，Padhi等人率先提出了硫酸铁锂（LiFePO4）的制备工艺及性能研究，自此之后，LiFePO4便开始为人们所熟悉和使用。LiFePO4具有橄榄石晶体结构，其理论比容量达到170mAh/g，并且具有较为稳定的放电平台，其最主要的缺点在于大电流充放电有一定的不足之处，但这却不妨碍其成为锂离子电池正极材料的重要替代材料，毕竟其还具有理论比容量高、环境适应性强、价格低廉、热稳定性好、电压较高等等显著优点。相对而言，LiFePO4是一种较为经济、实用的锂电池正极材料。
目前，LiFePO4最常用的制备方式是采用高温固相法制备粉体，除此之外，还可以采用溶胶-凝胶法或者是水热法等，都可以制备出颗粒细致、较高纯度的LiFePO4粉体。
（四）钒的氧化物
由于锂钒氧化物具有容量高、成本低以及无污染等优势，因此其成为了当下最具发展前途的锂电池正极材料。根据钒的多价性，其可以生成VO2、V3O6、V6O13等多种钒氧化物，而钒氧化物在经过加过之后又可以生成层状嵌锂化合物LixVO2、Li1+xV3O8，还可以生成尖晶石结构和反尖晶石结构的LixVO2、LiNiVO4等嵌锂化合物。这些锂钒化合物均可以作为锂电池的正极材料来使用，而且都具有较好的电化学性能。
（五）导电聚合物
除金属氧化物可以作为锂电池的正极材料外，还可以采用导电聚合物作为锂电池的正极材料，并且导电聚合物正极材料还具有加工性能良好、不易发生内部短路等优势，同时使用它之后电机的比表面更大、比功率也更加高，所以说导电聚合物在锂电池正极材料制造中同样具有较强的竞争力和发展前景。现阶段，已经开始进行研究的锂电池聚合物正极材料主要有聚吡咯（PPY）、聚苯胺（PAn）、聚乙炔（PA）等。其中聚苯胺（PAn）具有良好的比容量、电极电位及稳定性等电化学性能，所以说其可以用作高能电池的正极材料。
二、锂离子电池正极材料的未来发展趋势分析
（一）复合正极材料能够提升材料的電化学性能
锂电池正极材料选择时，无论是单纯使用锂化物材料、锂钒氧化物材料还是导电聚合物等，都会存在一定的缺点和不足之处，从而影响到正极材料的电导率、比容量、工作电压等电化学性能，因此具体使用时可以根据材料性能加入一些添加剂，以弥补单纯正极材料的不足，提高其电化学性能。比如说，LiFePO4具有颗粒细、黏度低、比表面大等物理性质，所以其体积密度比较小，具体使用时我们可以在其制备的正极材料中添加体积小、密度高的炭以及有机粘结剂，而经研究发现，经过高温合成、并用炭包覆且添加了金属粉末的LiFePO4正极材料具有更高的电导率和可逆容量。
（二）聚阴离子型化合物是一种很有前途的正极材料
由于聚阴离子型化合物具有结构稳定、循环性能优越等电化学性能，因此其也能够作为锂电池的正极材料来使用，但目前其电化学性能中的锂脱嵌动力性能比较差，因此其使用还存在较大的限制，尚且需要更多的研究和开发。
结语：总的来说，锂电池在我们生产生活中的应用越来越广泛，随着其发展，我们也会它提出容量、环境适应性、电压等各方面的要求。鉴于锂电池正极材料在其电化学性能方面的重要作用，我们必须加强对正极材料的研究和开发，争取研发出经济性更高、实用性更强、环保性更优的正极材料，为进一步促进锂电池的发展和应用奠定坚实的基础。
参考文献
[1] 伍发元，贾蕗路，毛荣军，皮元丰. 锂离子电池正负材料的回收利用[J]. 电源技术. 2014（01）.
[2] 何敏，习小明，周友元. 二氧化锰还原法制备锰酸锂材料及其性能研究[J]. 矿冶工程. 2014（04）.
[3] 墨柯. 锂电市场发展回顾及趋势预测[J]. 新材料产业. 2015（09）.
[4] 刘洪权，郑田田，郭倩颖，陈蕴博，谷亦杰. 锂离子电池正极材料磷酸铁锂研究进展[J]. 稀有金属材料与工程. 2012（04）.