4．无污染。锂离子电池不含铅、镉、汞等有毒物质，而且电池被很好地密封，在合成和使用的过程中也不会产生废气。

5．安全性能好，循环寿命长。锂离子电池在充放电时不会产生锂枝晶，因此在使用时不会产生危险。循环使用次数可达千次以上，技术的发展和加工工艺的不断提高，使得电池的寿命越来越长，性价比越来越高。论文网

6．无记忆效应，适用范围广。

同时，锂离子电池也有不足之处[9]：

1．成本高。主要是正极材料的价格高，锂离子电池相比于传统的其他类别电池，成本是其他类别电池的2-3倍。

2．必须有特殊保护电路对锂离子电池进行保护，以防止电池在充放电过程中的过充和过放的发生，损坏电池甚至起火爆炸。

3．与普通电池的相容性差，因为一般要在用3节普通电池的情况下才能用锂离子电池替代。

1．3  正极材料

1.3.1  概况

一般而言，正极材料在性质上应该满足以下的条件[10]：

1) 在要求的电位范围内，具有与电解质溶液的电化学相容性；

2) 可在一个很大范围内固溶迸锂离子，以便提供高的电池容量，并且可逆程度高；

3) 锂离子在其中的扩散系数大，电导率高，以降低内阻和改善开路电压；

4) 在全锂化状态下的稳定性。

在结构上也要求一下几点[11]：

1) 为层状或隧道结构，有利于锂离子的脱嵌，并要求锂离子在脱嵌过程中不能使结构有所损坏，即要保证良好的可逆性。

2) 锂离子在其中的嵌入和脱出量大，电极有较高的容量，在脱嵌的过程中 ，正极变化不大，确保正极充放电压的平稳性。

3) 锂离子在其中应该有较大的扩散系数，保证电池能快速充放电。

1.3.2  层状正极材料

层状材料是人们最先研发并应用于锂离子电池正极的材料，这些层状材料一般符合α-NaFeO2的结构，如图1.2[12]。迄今为止，层状结构的锂离子电池正极材料主要包括LiCoO2、LiNiO2、LiNi1-xCoxO2、LiNi1-xMnxO2、LiNi1-x-yCoxMnyO2等。LiNi0.5Mn0.5O2,由于分子式中,Ni与Mn的原子比例相同，Mn系和Ni系材料的优点，近些年来得到了越来越多的科学工作者的青睐。

图1.2 α-NaFeO2(R3m)的结构

LiCoO2

LiCoO2具有典型的二维锂离子通道，属于α-NaFeO2型层状结构，基于氧原子的立方密堆积，Li+和Co3+各自位于立方密堆积中交替的八面体位置，具有工作电压高，充放电电压平稳，比能量高，循环性能好等优点。由于LiCoO2具有生产工艺简单和电化学性能稳定等优势，所以是最先实现商品化的正极材料。但LiCoO2价格昂贵，实际比容量仅为其理论容量（274 mAh•g-1）的50%左右，钴的利用率较低；LiCoO2的循环寿命已达到500次，但仍有待于进一步提高。此外，LiCoO2的抗过充电性能较差，在较高充电电压下比容量迅速降低。为克服LiCoO2存在问题，人们采用多种措施以提高LiCoO2的性能。文献综述

图1.3 LiCoO2晶体结构示意图

一般采用固相反应法制备层状LiCoO2，高温下的离子和原子通过反应物、中间体发生迁移。迁移需要活化能，对反应不利，但是通过延长反应时间，可制备出电化学性能比较理想的电极材料。现在常采用溶胶-凝胶法、喷雾分解法、沉降法等方法，以克服固相反应的缺点。这些方法使Li+、Co3+离子间的充分接触，基本实现了原子级水平的反应。

LiNiO2

理想的LiNiO2与LiCoO2一样，为α-NaFeO2型层状结构，属 空间群，由图1.4可以看出，镍锂排列为层状，镍原子位于氧原子立方密堆积形成的八面体间隙3a位置，锂原子位于氧立方密堆积成的八面体间隙3b位置[13]。其理论容量为275 mAh / g,而实 际的容量大约在190 ～ 210 mAh / g[14],是目前研究的各种正极材料中容量最高的系列[15]。