锂离子电池正极材料探究

从锂离子电池现在所采用的正极来看，过渡金属氧化物正极在提高电池比能量方面显然较聚阴离子正极(如磷酸亚铁锂)更具优势，其通用分子式可用LiMO2来表示，其中M表示过渡金属。从目前研究结果来看，如果M为单一金属元素，考虑到材料结构的稳定性，正极材料在充放电过程中其电子转移数往往被限制在1个以内；如果M为多种过渡金属，则其中一种金属原子的变价可能超过1，但平均电子转移数也基本被限制在1个以内。如果取过渡金属元素的相对原子质量为50，则过渡金属氧化物正极的理论比容量约为300mAh·g-1。考虑到材料分子结构的稳定性，其中的锂离子在充电过程不应该完全脱出。如果80％的锂离子可逆地嵌脱，则材料的比容量约为240mAh·g-1。这一数值有可能是过渡金属氧化物正极的极限。