几类正极材料的本征性能缺陷阻碍了其在商品化锂离子电池中的应用

20世纪90年代，正极材料的开发主要集中在LiNi02、LiMn204以及层状LiMnO2材料。尽管人们在合成方法、性能改进等方面作了大量卓有成效的工作，但其本征的性能缺陷最终阻碍了其在商品化锂离子电池中的应用。例如，层状的LiNiO2虽然具有较高的嵌锂容量(160～200mAh·g-1)，但大倍率放电能力及稳定性、安全性差，制备困难；廉价的尖晶石LiMn202材料低温及倍率放电性能好，但比容量偏低(仅100～120mAh·g-1)，且循环性较差；层状LiMnOz具有高达200mAh·g-1的高比容量，但放电电压较低(约3.2V)，且循环过程中易发生向尖晶石结构的转相，导致循环性差。采用简单的掺杂方式可在一定程度上改善上述材料的性能。例如，掺杂Co可提高LiNiO2的倍率放电能力及结构稳定性；掺杂Cr、A1等可显著改善尖晶石LiMn2O2的循环性能等。但与LiCoOz材料相比，上述材料综合电性能始终呈现较大差距，难以满足实际应用要求。