A lítium-ion akkumulátorok jellemzői és ára szorosan összefügg a pozitív elektróda anyagával. Általánosságban elmondható, hogy a pozitív elektróda anyagának meg kell felelnie: (1) A szükséges töltési és kisülési potenciáltartományon belül elektrokémiai kompatibilitással rendelkezik az elektrolit oldattal; ( 2) Gyengéd elektróda folyamat kinetikája; (3) Erősen reverzibilis; (4) Jó stabilitás a levegőben teljes lítium állapotban.
Lítium-ion akkumulátor
A lítium-ion akkumulátorok fejlesztésével folyamatosan folyik a nagy teljesítményű és alacsony költségű katódanyagok kutatása. Jelenleg a kutatás elsősorban a lítium átmeneti fémoxidokra összpontosít, mint például a lítium-kobalt-oxid, a lítium-nikkel-oxid és a lítium-mangán-oxid.
A lítium-kobalt-oxid (LiCo02) az a-NaFe02 típusú szerkezethez tartozik, kétdimenziós réteges szerkezettel, amely alkalmas lítiumionok deinterkalációra. Egyszerű előkészítési folyamatának, stabil teljesítményének, nagy fajlagos kapacitásának és jó ciklusteljesítményének köszönhetően a jelenlegi kereskedelmi lítium-ion akkumulátorok többsége a LiCo02-t használja katódanyagként. Szintézis módszerei közé tartozik a magas hőmérsékletű szilárd fázisú szintézis és az alacsony hőmérsékletű szilárd fázisú szintézis, valamint a lágy kémiai módszerek, mint például az oxálsav kilökődési módszer, a sol-gél módszer, a hideg és meleg módszer, valamint a szerves keverési módszer.
A lítium-nikkel-oxid (LiNi02) jó magas hőmérsékleti stabilitású kősószerkezeti vegyület. Az alacsony önkisülési arány, az elektrolit alacsony követelményei, a környezet szennyezése, a viszonylag bőséges erőforrások és az elfogadható ár miatt ígéretes katódanyag a lítium-kobalt-oxid helyettesítésére. Jelenleg a LiNi02-t elsősorban a Ni(NO3)2, Ni(OH)2, NiCO3, NiOOH és LiOH, LiN03 és LiC03 szilárdfázisú reakciója szintetizálódik. A LiNi02 szintézise nehezebb, mint a LiCo02. Ennek fő oka, hogy a sztöbbiometriai LiNi02 könnyen lebomlik Li1-xNi1+x02-re magas hőmérsékleti körülmények között. A felesleges nikkelionok a lítiumrétegben vannak a Ni02 síkok között, ami akadályozza a lítiumionok diffúzióját. Ez hatással lesz az anyag elektrokémiai aktivitása, és mivel a Ni3+ nehezebben beszerezhető, mint a Co3+, a szintézist oxigén atmoszférában kell elvégezni [2]
A lítium-mangán-oxid a hagyományos pozitív elektródaanyagok módosítása. Spinel LixMn204 jelenleg a legszélesebb körben használt, amely egy háromdimenziós alagút szerkezete, és alkalmasabb a deintercalation a lítium-ionok. A lítium-mangán-oxid bőséges nyersanyagokkal, alacsony költséggel, szennyezés nélkül, túltöltési ellenállással és jobb hőbiztonsággal rendelkezik. Viszonylag alacsony követelményekkel rendelkezik az akkumulátor biztonsági védőeszközeihez, és a lítium-ion akkumulátorok legígéretesebb katódanyagának tartják. Az Mn feloldása, a Jahn-Telle hatás és az elektrolit bomlása a fő oka annak, hogy a lítium-ion akkumulátorok kapacitása a lítium-mangán-oxiddal, mint katód anyaggal.
