罗迪迪
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摘要：近年来，随着社会科学技术的发展进步，各种能源技术实现创新发展，取得历史新的突破成果，锂离子电池的研究也开始引起人们的重视和关注，目前，我国的锂离子电池的需求量在逐年的增加。由于锂离子电池的优点众多，在很多行业应用极为广泛，工作电压高能够保证大部分设备的正常稳定运行，抗干扰能力强能够适应很多工作环境，安全性能好能够保障设备的运行安全稳定。正极材料作为锂离子电池最为重要的组成部分，随着科学技术的不断发展，越来越多的研究者也花费更多的时间和精力优化锂离子电池的性能，并且取得较为不错的发展成果。本文结合锂离子电池研究的现状，主要对锂离子电池正极材料的常用种类及其发展趋势展开探讨。
关键词：锂离子电池；无序结构；正极材料；研究进展
由于锂离子电池具有工作电压高、环境适应性强、安全性能好、使用寿命常等等优点，因此目前已被广泛应用于手机、笔记本电脑、数码相机、摄像机、汽车、航天设备等诸多民用、军事领域。锂离子电池的正极材料关乎着锂离子电池的运行性能，具有极其重要的作用，正极材料的优劣直接影响着锂离子电池的各方面性能指标，为了保障锂离子电池的质量安全可靠，推动锂离子电池的进一步发展创新，需要加大资源投入力度，保证锂离子电池的性能进一步优化，达到国际领先的发展水平。
一、锂离子电池常用的正极材料分析
锂离子电池的正极材料有很多种，经验多年的实践表明，过渡性金属氧化物的实用性能最好，主要原因是过渡金属有以下几个方面的优点，混合价态使得锂离子电池能够适应不同的环境，导电性满足绝大多数的设备导电需求，性价比高，不易发生歧化反应确保了锂离子电池运行的安全可靠，不会产生危害。近年来，随着科技发展的不断创新，理论研究和实践的不断深入，市场上开始出现一些新型正极材料，常见的有磷酸铁锂、导电聚合物等。
二、Li-M-Ti-O系正极材料
（1）LiMn-Ti-O氧化物
国外的研究人员采用固相烧结法，以Li2CO3，MnC2O4,·2H2O和TiO2为原材料在900 ℃保温3 d制备得到了Li2MnTiO4，同时为防止Mn2+被氧化成Mn3+，整个烧结过程在Ar气氛中进行基于上述研究，采用溶胶凝胶法制备了不同量量的无序正极材料，加快了锂离子电池无序结构正极材料的研究，研究发现：在30 mA? g-1的电流密度下，Li2MnTiO4会产生严重的极化现象，电容量仅为112.2 mA?h?g-1，而随着电流密度增至，Li2MnTiO4的性能开始出现变化，这说明过量的Li可在无序的锂-过渡金属氧化物正极材料中打开渗透网络，提高Li'的扩散率。
（2）LiNi-Ti-O氧化物
与Li2MnTiO4相比，Li2NiTiO4可以在相对较低的温度下合成，国外的专家学者通过研究实验得到Li2NiTiO4，具体的做法是将羧酸-硝酸盐放置在低于300℃的温度下制备得到了纳米颗粒的Li2NiTiO4，在正常的电流密度下，这种材料的首次充电容量远远高于放电容量，容易造成放电容量损失过大，根据实验论证和理论研究表明，具体的原因可以分为下面几点：①该种材料的内部阳离子分布不均匀，化学状态极不稳定；②高氧化电位下非水电解质的部分分解；③充电过程中氧气的损失，造成放电容量下降，通过掺杂金属物质能够提高该种材料的稳定性，从而改善物质的化学机构，提高材料的电化学性能。
WANG Y. M.等采用熔盐法，通过添加助溶剂NaCl-KCI降低烧结温度，制备得到了平均粒径约为10 um的Li2NiTiO4材料，并用乙炔黑包覆Li2NiTiO4材料来改善材料的导电性。通过实验研究表明，改善后的材料在正常的电流密度下，充电量和放电量明显提高，性能得到极大地改善，为了确保实验的准确性，经50次循环后，Li2NiTiO4材料在室温和50 ℃下的容量保持率分别为86%和83%，多次循环使用之后，材料依然具有较好的电化学可逆性和结构稳定性。
（3）Li-Fe-Ti-O氧化物
M. KUZMA 等使用基于柠檬酸盐前体的方法制备得到Li2FeTiO4/C，研究表明相比包覆一层导电碳涂层，材料颗粒粒径( 10 ~ 20 nm)的减小对Li2FeTiO4/C提高容量更为重要，而且经过多次的循环也更加的稳定。结果表明：在Li2FeTiO4岩盐结构中，Li+的交换遵循固溶机制，且这种结构变化并不完全可逆，在完全氧化期间晶胞体积的收缩仅为1.4% ，确保了材料良好的结构稳定性。
（4）他氧化物
YANG M.等用溶胶凝胶法制备Li2CoTiO4材料，并对其进行了碳包覆改性。Li2CoTiO4材料放电后产生的极化情况严重，传输反应电阻较高，化学性能极为不稳定，放电量较高，同时，岩盐型结构Li2CoTiO4材料几个初始循环后也表现出优异的循环稳定性，循环70次后的容量保持率分别为85.3%和75.1%，在不同的电流密度的情况下可以正常的充放电，但是Li2CoTiO4材料的容量几乎为0。
四、结束语
随着社会的金不接发展，各行各业都取得了极为快速的发展成果，尤其是在新能源行业，锂离子电池的研究更是未来能源行业的发展中心，因此，锂离子电池无序结构正极材料的研究吸引了科研人员的关注，经过大量的研究发现，该类材料仍然存在着较多的问题。充电容量和放电容量存在较大的差距，导电性能不好，长时间循环后容量损失严重，无法满足人们的正常使用需求，并存在严重的极化现象，都给锂离子电池无序结构正极材料的研究进展带来极大地挑战，为了改善材料的性能，从根本上解决以上的问题，主要采用离子掺杂、表面包覆以及采用电解液添加剂等常规措施可以有效改善其电化学性能，提高整个化学材料的稳定性，达到循环使用的目的。尽管无序正极材料有很多缺点，但其理论容量非常大，电化学性能还有很大的提升空间，且它的提出也为锂离子电池正极材料的发展提供了一个崭新的方向。为了将无序正极材料投入锂离子市场并实现成熟的商业化生产，必须解决其循环稳定性差的问题，并优化其工艺,降低生产成本，这一过程需要广大科研工作者共同努力。
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