1、钴酸锂:钴酸锂也是目前应用最为广泛的正极材料,钴产生3.9V(vs. Li)的电势平台,对钴酸锂而言,对应于其理论容量,高达274mAh/g,实际容量可达155mAh/g,具有很高的能量密度。但是对钴酸锂(LixCoO2,0<x<1)而言,当x=1 时,对应于其理论容量,高达274mAh/g,但在实际的循环过程中,当x>0.55 时,材料的容量发生严重的退化,其层状结构倾向于塌陷。另外其资源紧缺也是限制瓶颈之一。
2、镍酸锂:Ni4+/Ni3+电对能产生3.75V 的电势平台。它能可逆的嵌脱0.7Li,具有接近200mAh/g 的循环容量,但在实际中,很难得到这个结果。首先在高温下,由于Li 的挥发,很难合成化学计量比LiNiO2,高温时六方相的LiNiO2 很容易向立方相的LiNiO2 转变,这种锂镍置换的立方相的没有电化学活性,而且这个反应的逆过程很慢并且不完全。此外在充放电过程中,LiNiO2 还会发生一系列的结构变化,而导致嵌锂容量的损失。实际上镍酸锂无太大实用价值。
3、镍钴二元材料和多元复合材料:由于半径相近,Ni 和Co 几乎可以以任何比例形成固溶体。近几年来,多元混合掺杂的层状氧化物得到了大量的研究,不同金属原子比例的镍钴锰多元材料得到了研究,但是颗粒形貌和粒度分布不得到有效的控制,只有在足够高的电势下(大于4.5V)才能获得180mAh/g 的容量,此外没有从根本上改变钴系材料的特点。
4、尖晶石锰酸锂:与钴酸锂和镍酸锂相比,锰酸锂原料来源广泛,价格非常便宜(只有Co 的10%),而且没有毒性,对环境友好。曾一度被认为是替代LiCoO2 的首选锂离子电池正极材料。尖晶石LiMn2O4 的容量衰减主要来源于:一方面为强烈的电子-晶格作用,即Jahn-Teller 效应,在放电过程中,尖晶石颗粒表面会形成Li2Mn2O4 或形成Mn 的平均化合价低于3.5 的缺陷尖晶石相,这会引起结构不稳定,造成容量的损失。另一个方面在于循环过程中Mn 的溶解流失,由Mn3+很容易发生歧化反应,生成Mn2+和Mn4+;Mn2+溶解于电解液中而造成Mn 的流失。所以一直以来市场受到严重限制。
5、橄榄石型磷酸铁锂:这个就不多说了,研究比较火热,除了现在A123做的比较好之外,其它都是小打小闹的!
6、至于钒酸锂,硅酸铁锂,硅酸锰锂这些都还处在实验室研究阶段,研究的人比较多,优点也不少,但是其缺陷性也比较大,要应用的话还要看大家的研究进展状况,估计还要一段时间的磨合,而且钒酸锂的污染比较大,也有毒啊。