隨著全球多樣化的發(fā)展，我們的生活也在不斷變化著，包括我們接觸的各種各樣的電子產(chǎn)品，那么你一定不知道這些產(chǎn)品的一些組成，比如鋰離子電池正極材料。鋰離子電池的重要部件有正極、負(fù)極、電解液、隔膜等，鋰離子能量的存儲(chǔ)和釋放是以電極材料的氧化還原反應(yīng)形式實(shí)現(xiàn)的，正極活性物質(zhì)是鋰離子電池最為關(guān)鍵的核心材料。

經(jīng)過近30年的快速發(fā)展，正極材料包括氧化鈷鋰，錳酸鋰，氧化鎳鎳鈷(LiNi1-xCoxO2，也稱為NC)，錳酸鋰鎳鈷，鋁酸鋰鎳鈷，磷酸鐵鋰等。工業(yè)化，并已擴(kuò)展到可在許多領(lǐng)域中使用。隨著對(duì)新能源汽車高能密度正極材料的需求，鋰鎳鈷錳氧化物三元材料已成為最重要的正極材料，并且占正極材料的比重最大。

1.正極材料的主要元素含量：鋰離子電池中的正極材料是含有鋰的氧化物。通常，鋰含量越高，容量越高。例如，錳酸鋰的Li含量僅為4.2%，而鈷酸鋰和鎳酸鋰的含量約為7.1%，而富鋰的錳堿的含量約為10%。如果材料成分固定，則應(yīng)以實(shí)際測試平均值加公差的形式給出主要元素的含量，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的電化學(xué)活性并保持批次之間的穩(wěn)定性。鋰離子電池中的正極材料都是含鋰的氧化物。通常，鋰含量越高，容量越高。

2.正極材料的晶體結(jié)構(gòu)：鋰離子電池正極材料的晶體結(jié)構(gòu)主要分為三類：α-NaFeO2層狀，橄欖石型和尖晶石型。 在正極材料中，LiCoO2的純相更易于制備，并且產(chǎn)物具有α-NaFeO2的層狀結(jié)構(gòu)，與美國粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會(huì)發(fā)布的證卡50-0653#相對(duì)應(yīng)。 LiMn2O4的純相較易獲得，且產(chǎn)物具有尖晶石。立方結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)JCPDS5-0782#卡; LiFePO4必須在惰性氣氛中制備，因?yàn)槠銯e為+2，并且產(chǎn)品具有橄欖石結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)于JCPDS83-2092#卡。

3.正極材料的粒徑分布：正極材料的粒徑將直接影響電池漿料和極靴的制備。通常，大粒徑材料的漿料具有低粘度和良好的流動(dòng)性，并且可以使用較少的溶劑和較高的固體含量。正極材料的粒徑通常通過激光粒徑分析儀測定，將粒徑分布曲線中的累積分布為50%時(shí)的最大粒徑的當(dāng)量直徑D50作為平均粒徑。正極材料的粒度和分布與前體，燒結(jié)和壓碎過程密切相關(guān)。通常，它應(yīng)該顯示正態(tài)分布。鈷酸鋰一般以四氧化鈷和碳酸鋰為原料制備，其燒結(jié)性能非常好。它可以通過控制關(guān)鍵因素(例如Li / Co，燒結(jié)溫度和加熱速率)來生長，因此對(duì)原材料的需求較低。

4.正極材料的密度：鋰離子電池的體積能量密度在很大程度上取決于活性材料的密度。正極材料的密度與其中所含元素的原子量，晶體排列方式，結(jié)晶度，球形度，粒徑和分布，密度等密切相關(guān)，并受制備過程的影響。正極材料的密度分為疏松堆積密度，振實(shí)密度，粉末壓實(shí)密度，極靴壓實(shí)密度，理論密度等。

5.正極材料的比表面積：當(dāng)正極的比表面積較大時(shí)，電池的倍率特性較好，但通常更容易與電解質(zhì)反應(yīng)，這使得周期和存儲(chǔ)更糟。正極材料的比表面積與粒徑和分布，表面孔隙率和表面涂層密切相關(guān)。在鋰鈷氧化物體系中，具有小顆粒的速率型產(chǎn)物對(duì)應(yīng)于最大的比表面積。由于磷酸鋰鐵的導(dǎo)電性差，因此將顆粒設(shè)計(jì)為納米聚集體的形式，并且表面覆蓋有無定形碳，從而在所有正極材料中獲得了最高的比表面積。

6.正極材料的水分含量：正極材料的水分含量與其比表面積，粒度和分布，表面孔隙率以及表面涂層密切相關(guān)。水分含量對(duì)電池打漿有很大的影響。通常，正極漿料主要使用聚偏二氟乙烯(PVDF)作為粘合劑，并且使用N-甲基吡咯烷酮(NMP)作為溶劑。在該有機(jī)體系中，分子量大的PVDF沒有完全溶解，而是以溶膠的形式存在。當(dāng)正極材料的水分和殘留堿含量高時(shí)，有機(jī)溶膠體系將被破壞，PVDF與NMP分離，漿料的粘度將急劇增加，甚至出現(xiàn)膠凍。

在研究設(shè)計(jì)過程中，一定會(huì)有這樣或著那樣的問題，這就需要我們的科研工作者在設(shè)計(jì)過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，這樣才能促進(jìn)產(chǎn)品的不斷革新。