Катодные материалы литий-ионных аккумуляторов в основном представляют собой оксиды металлов. Обычные катодные материалы включают:
1. Оксид лития-кобальта (LiCoO2): Оксид лития-кобальта является одним из самых ранних катодных материалов, используемых в коммерческих литий-ионных аккумуляторах, с высокой плотностью энергии и хорошим сроком службы. Однако цена оксида лития-кобальта высока, и существуют проблемы с поставками ресурсов.
2. Оксид лития-марганца (LiMn2O4): Оксид лития-марганца является относительно дешевым катодным материалом с высокой безопасностью и хорошим сроком службы. Однако оксид лития-марганца имеет низкую плотность энергии и относительно небольшую емкость.
3. Оксид лития-никеля (LiNiO2): Оксид лития-никеля имеет высокую плотность энергии и хороший срок службы, но его стабильность плохая и он склонен к реакциям теплового разгона. Поэтому оксид лития-никеля обычно смешивают с другими оксидами металлов для повышения его безопасности.
4. Литий-железо-фосфат (LiFePO4) является распространенным катодным материалом для литий-ионных аккумуляторов со следующими характеристиками: Высокая безопасность: по сравнению с другими катодными материалами литий-железо-фосфат обладает лучшей термической стабильностью и безопасностью, не склонен к тепловым реакциям и снижает риск возгорания и взрыва аккумуляторов. Длительный срок службы: литий-железо-фосфатные аккумуляторы имеют длительный срок службы и могут заряжаться и разряжаться тысячи раз, сохраняя высокую емкость и стабильность производительности. Высокотемпературные характеристики: литий-железо-фосфатные аккумуляторы показывают хорошую стабильность в условиях высоких температур, не склонны к тепловым реакциям и подходят для высокотемпературных зон и высокотемпературных рабочих сред. Более высокое напряжение разрядной платформы: напряжение разрядной платформы литий-железо-фосфатных аккумуляторов относительно высокое, стабильно около 3,2 В и может обеспечивать относительно высокую выходную мощность. Более низкая плотность энергии: по сравнению с другими материалами положительного электрода литий-железо-фосфат имеет более низкую плотность энергии и относительно небольшую емкость, требуя большего объема и веса для хранения той же энергии. Литий-железо-фосфатные батареи в основном используются в электромобилях, системах накопления энергии, электроинструментах и других областях и особенно подходят для сценариев применения с высокими требованиями к безопасности и сроку службы. В последние годы, с постоянным совершенствованием технологий, плотность энергии литий-железо-фосфатных батарей также постепенно улучшается, и ожидается, что диапазон их применения будет расширяться.
5. Тройные материалы: вдохновленные модификацией легирования металлическими элементами оксида лития-кобальта, мультиметаллические композитные оксиды — тройные материалы LiNi 1-x-y Co x N y O 2 (N = Mn, Al) быстро развивались. Тройные материалы объединяют преимущества оксида лития-кобальта, оксида лития-никеля и оксида лития-марганца (оксида лития-алюминия), образуя тройной сорастворитель, который может в полной мере играть роль трех компонентов. Он имеет высокую теоретическую емкость и относительно сбалансированные свойства и занимает важное место на рынке силовых батарей.
В дополнение к вышеупомянутым распространенным материалам для положительных электродов на основе оксидов металлов, в настоящее время ведутся исследования и разработки некоторых новых материалов для положительных электродов, таких как модифицированные материалы из оксида лития-кобальта, модифицированные материалы из оксида лития-марганца, оксида титана, оксида ванадия и т. д. Эти материалы имеют более высокую плотность энергии, более длительный срок службы и лучшие показатели безопасности, и, как ожидается, будут способствовать дальнейшему развитию литий-ионных аккумуляторов.