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[摘 要]近几年，环境与能源问题日益严重，以及技术的快速发展，人们对电池的性能提出了更高的要求。通过对以往人们使用的各种电池的性能来看，锂电池在具体应用过程中具有长寿命、高能量、高电压、低污染等特点，因此得到了人们的青睐，在高压锂离子电池进行应用过程中，要做好正负极材料的研究。从目前的研究情况来看，对于正极材料的研究明显落后与负极材料的研究，这对锂离子电池的生产与应用都造成了一定影响，因此应当加强对该项内容的分析。
[关键词]锂离子电池；高电压；正极材料
中图分类号：TM912；TQ131.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）22-0372-01
锂离子电池面世后，因为其在性能上的优势，得到了广泛应用，主要被应用在摄像机、手提电脑、电动机汽车等各种设备中，成为近几年研究的热点。现阶段，人们对锂离子电池负极材料的研究已经处于一个较高水平，但是对于正极材料的研究水平并不高，因此要加强对该方面问题的研究。
1 研究锂离子电池正极材料的意义
锂离子电池正极材料的容量与石墨相比要对很多，这也就致使锂离子电池的最终容量由正极材料决定。由此可见，在对锂离子电池的应用与研究过程中，要想提升锂离子电池的性能，要通过合理的途径是电池的技术工艺能够得到改进，从而使正极材料的性能可以得到进一步提升，通过不断的深入研究，改良锂离子电池正极材料。
此外，电池成本也会对电池商品化进程造成一定影响，从目前锂离子电池的市场情况来看，多数锂离子电池的正极材料都为LiCoO2，但是自然界中的钴能源有限，因此成本较高，为了提升锂离子电池的经济效益，必要加强对正极材料的研究[1]。
2 LiCoO2的改進
为了提升LiCoO2的电化学容量，降低成本，使电子导电性能够得到进一步加强，相关研究人员进行了一系列的研究。例如，适当掺入元素，表面修饰等。在各种不同的方法中，掺入元素是最为常用的一种方法。掺入元素的形式主要有以下两种：
（1）向LiCoO2中掺入适量的非晶材料，例如将P、SiO2、F等材料掺入到LiCoO2中，通过对该方法可以使LiCoO2结构转变为无定形结构，而在完成该转变后，有效的避免了其在具体应用过程中，结构从层状向尖晶石的反复转变，使整个循环的稳定性得到了进一步提高。
（2）适当引入其它金属元素，最终构成固溶体相。
例如，曾有研究人员将Mn加入到LiCoO2中，在特定的环境下，最终合成的固体溶液具有不错的循环特性，其在具体应用过程中，放电容量会随着Mn的怎的而不断减小。再例如，曾有研究人员将Mg杂质掺入到LiCoO2中，通过该方式其循环性能可以得到进一步提升[2]。除此之外，还可以将Fe、AL、Ti、Cr等元素掺入到LiCoO2中，最终形成LiMxCo1-xO2固体液，通过该方式使电化学性能可以得到进一步提高，并且该方式也能达到降低成本的目的。需要研究人员注意的是，LiCoO2的化学性能较高，在具体研究过程中，如果向其中加入“杂质”，通常都是牺牲了其一些性能，从而达到满足其它性能的目的，因此该方法在具体应用过程中还面临着许多困难有待人们去征服[3]。
3 锂锰氧系列的研究
3.1 LiMn2O4
LiMn2O4理论容量与LiCoO2相比要低很多，但是因为其在价格中优势十分明显，因此也成为研究的一项热点问题，并且从目前锂离子电池的发展情况来看，LiMn2O4是最有可能代替LiCoO2进行产业化生产的锂离子电池正极材料，因此，加强对该项材料的研究是必要的。但是，实际研究过程中，可以发现，锰的价态十分复杂，在实际生产过程中，难以获取纯净的单质，并且LiMn2O4循环时，容易发生John-Teller效应，这将会缩短材料的循环寿命，特别温度超过55℃时，其在应用过程中的储能和循环性能将会变得更加更差，这些问题都是LiMn2O4在具体过程中必须面临的，同时也对实用化造成一定程度的阻碍，是研究人员必须要正视的一项内容[4]。
改进LiMn2O4过程中主要采取掺杂的方式对问题加以解决。例如，比较常见的掺入材料有Fe、Zn、Co、Mg等，利用这些金属元素达代替部分锰元素。相关研究结果表明，向LiMn2O4中计入Ti、Ge、Zn、Ni、Fe，能够使电池的工作电压有所提高，但是该变化不大，同时在该过程中，材料比能量降低，而循环性能并未发生明显改变。
3.2 LiMnO2的研究
LiMnO4本身具有层结构，这使其具有不错的电化学性。LI+具有较大的扩散系数，容易完成相应的脱嵌操作，当充电电流大小为10μA·cm-3时，此时会有95%的Li+与电机发生相应的反应，初始比容量达到了270mAh·g-1；当充放电电流为0.5mAh·cm-1时，初始比容量大小为200mAh·g-1。需要研究人员特别注意的是，当LiMnO2放电时，有两个电压平台，并且在该期间容易形成尖晶石结构，其循环性能相对较差。由此可见，在对LiMnO2作为锂离子电池的正极材料研究过程中，如果能够找到一种有效的方式，完成循环期间，对材料结构变化的有效控制，LiMnO2势必会成为锂离子电池中一种有着良好前途的材料。
4 结束语
随着科技的快速发展，以及人们环境意识的不断提升，对应用的电池的性能提出了更高的要求。综合考虑各种因素的影响，锂离子电池目前是最具有发展前途和应用前景的一种电池。但是，锂离子电池商业化时间较短，许多方面还存在一定不足，尤其是在正极材料方面的研究存在的问题较为严重，因此必要加强对该方向内容的研究，为人们提供更加高质量的锂离子电池。
参考文献
[1] 刘树林，田院，孙永辉.锂离子电池高电压正极材料镍锰酸锂的制备及电化学性能[J].安徽化工，2016，42（05）：50-52+57.
[2] 伊廷锋，李紫宇，陈宾，等.锂离子电池新型LiFeSO4F正极材料的研究进展[J].稀有金属材料与工程，2015，44（12）：3248-3252.
[3] 施志聪，张玲玉，刘学武，等.高电压锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4制备及改性[J].大连理工大学学报，2013，53（01）：18-23.
[4] 刘云建，刘三兵，陈效华，等.锂离子电池高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的合成与性能[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2012，11（02）：19-22.
[关键词]锂离子电池；高电压；正极材料
中图分类号：TM912；TQ131.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）22-0372-01
锂离子电池面世后，因为其在性能上的优势，得到了广泛应用，主要被应用在摄像机、手提电脑、电动机汽车等各种设备中，成为近几年研究的热点。现阶段，人们对锂离子电池负极材料的研究已经处于一个较高水平，但是对于正极材料的研究水平并不高，因此要加强对该方面问题的研究。
1 研究锂离子电池正极材料的意义
锂离子电池正极材料的容量与石墨相比要对很多，这也就致使锂离子电池的最终容量由正极材料决定。由此可见，在对锂离子电池的应用与研究过程中，要想提升锂离子电池的性能，要通过合理的途径是电池的技术工艺能够得到改进，从而使正极材料的性能可以得到进一步提升，通过不断的深入研究，改良锂离子电池正极材料。
此外，电池成本也会对电池商品化进程造成一定影响，从目前锂离子电池的市场情况来看，多数锂离子电池的正极材料都为LiCoO2，但是自然界中的钴能源有限，因此成本较高，为了提升锂离子电池的经济效益，必要加强对正极材料的研究[1]。
2 LiCoO2的改進
为了提升LiCoO2的电化学容量，降低成本，使电子导电性能够得到进一步加强，相关研究人员进行了一系列的研究。例如，适当掺入元素，表面修饰等。在各种不同的方法中，掺入元素是最为常用的一种方法。掺入元素的形式主要有以下两种：
（1）向LiCoO2中掺入适量的非晶材料，例如将P、SiO2、F等材料掺入到LiCoO2中，通过对该方法可以使LiCoO2结构转变为无定形结构，而在完成该转变后，有效的避免了其在具体应用过程中，结构从层状向尖晶石的反复转变，使整个循环的稳定性得到了进一步提高。
（2）适当引入其它金属元素，最终构成固溶体相。
例如，曾有研究人员将Mn加入到LiCoO2中，在特定的环境下，最终合成的固体溶液具有不错的循环特性，其在具体应用过程中，放电容量会随着Mn的怎的而不断减小。再例如，曾有研究人员将Mg杂质掺入到LiCoO2中，通过该方式其循环性能可以得到进一步提升[2]。除此之外，还可以将Fe、AL、Ti、Cr等元素掺入到LiCoO2中，最终形成LiMxCo1-xO2固体液，通过该方式使电化学性能可以得到进一步提高，并且该方式也能达到降低成本的目的。需要研究人员注意的是，LiCoO2的化学性能较高，在具体研究过程中，如果向其中加入“杂质”，通常都是牺牲了其一些性能，从而达到满足其它性能的目的，因此该方法在具体应用过程中还面临着许多困难有待人们去征服[3]。
3 锂锰氧系列的研究
3.1 LiMn2O4
LiMn2O4理论容量与LiCoO2相比要低很多，但是因为其在价格中优势十分明显，因此也成为研究的一项热点问题，并且从目前锂离子电池的发展情况来看，LiMn2O4是最有可能代替LiCoO2进行产业化生产的锂离子电池正极材料，因此，加强对该项材料的研究是必要的。但是，实际研究过程中，可以发现，锰的价态十分复杂，在实际生产过程中，难以获取纯净的单质，并且LiMn2O4循环时，容易发生John-Teller效应，这将会缩短材料的循环寿命，特别温度超过55℃时，其在应用过程中的储能和循环性能将会变得更加更差，这些问题都是LiMn2O4在具体过程中必须面临的，同时也对实用化造成一定程度的阻碍，是研究人员必须要正视的一项内容[4]。
改进LiMn2O4过程中主要采取掺杂的方式对问题加以解决。例如，比较常见的掺入材料有Fe、Zn、Co、Mg等，利用这些金属元素达代替部分锰元素。相关研究结果表明，向LiMn2O4中计入Ti、Ge、Zn、Ni、Fe，能够使电池的工作电压有所提高，但是该变化不大，同时在该过程中，材料比能量降低，而循环性能并未发生明显改变。
3.2 LiMnO2的研究
LiMnO4本身具有层结构，这使其具有不错的电化学性。LI+具有较大的扩散系数，容易完成相应的脱嵌操作，当充电电流大小为10μA·cm-3时，此时会有95%的Li+与电机发生相应的反应，初始比容量达到了270mAh·g-1；当充放电电流为0.5mAh·cm-1时，初始比容量大小为200mAh·g-1。需要研究人员特别注意的是，当LiMnO2放电时，有两个电压平台，并且在该期间容易形成尖晶石结构，其循环性能相对较差。由此可见，在对LiMnO2作为锂离子电池的正极材料研究过程中，如果能够找到一种有效的方式，完成循环期间，对材料结构变化的有效控制，LiMnO2势必会成为锂离子电池中一种有着良好前途的材料。
4 结束语
随着科技的快速发展，以及人们环境意识的不断提升，对应用的电池的性能提出了更高的要求。综合考虑各种因素的影响，锂离子电池目前是最具有发展前途和应用前景的一种电池。但是，锂离子电池商业化时间较短，许多方面还存在一定不足，尤其是在正极材料方面的研究存在的问题较为严重，因此必要加强对该方向内容的研究，为人们提供更加高质量的锂离子电池。
参考文献
[1] 刘树林，田院，孙永辉.锂离子电池高电压正极材料镍锰酸锂的制备及电化学性能[J].安徽化工，2016，42（05）：50-52+57.
[2] 伊廷锋，李紫宇，陈宾，等.锂离子电池新型LiFeSO4F正极材料的研究进展[J].稀有金属材料与工程，2015，44（12）：3248-3252.
[3] 施志聪，张玲玉，刘学武，等.高电压锂离子电池正极材料LiNi0.5Mn1.5O4制备及改性[J].大连理工大学学报，2013，53（01）：18-23.
[4] 刘云建，刘三兵，陈效华，等.锂离子电池高电压正极材料LiNi0.5Mn1.5O4的合成与性能[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2012，11（02）：19-22.