Karakteristike i cijena litij-ionskih baterija usko su povezane s njegovim pozitivnim elektrodnim materijalom. Općenito govoreći, pozitivni materijal elektrode treba zadovoljiti: (1) Unutar potrebnog raspona potencijala punjenja i pražnjenja ima elektrokemijsku kompatibilnost s otopinom elektrolita; ( 2) Kinetika procesa nježne elektrode; (3) Vrlo reverzibilno; (4) Dobra stabilnost u zraku u punom litijskom stanju.
Litij-ionska baterija
S razvojem litij-ionskih baterija, istraživački rad na visokoučinkovitim i jeftinim katodnim materijalima stalno se provodi. Trenutno su istraživanja uglavnom usmjerena na metalne okside za prijelaz litija kao što su litijev kobaltni oksid, litij-nikal oksid i litij-manganov oksid.
Litijev kobaltni oksid (LiCo02) pripada strukturi tipa a-NaFe02 s dvodimenzionalnom slojevitom strukturom, koja je pogodna za deinterkalaciju litijevih iona. Zbog jednostavnog procesa pripreme, stabilnih performansi, velikog specifičnog kapaciteta i dobrih performansi ciklusa, većina trenutnih komercijalnih litij-ionskih baterija koristi LiCo02 kao katodni materijal. Njegove metode sinteze uglavnom uključuju visokotemperaturnu sintezu čvrste faze i sintezu čvrste faze niske temperature, kao i meke kemijske metode kao što su metoda taloženja oksalne kiseline, sol-gel metoda, metoda hladnoće i topline i metoda organskog miješanja.
Litij-nikal oksid (LiNi02) je spoj strukture kamene soli s dobrom stabilnošću visoke temperature. Zbog niske stope samo-pražnjenja, niskih zahtjeva za elektrolitom, bez zagađenja okoliša, relativno obilnih resursa i razumne cijene, to je obećavajući katodni materijal koji zamjenjuje litijev kobaltni oksid. Trenutno se LiNi02 uglavnom sintetizira solidarnom reakcijom Ni(NO3)2, Ni(OH)2, NiCO3, NiOOH i LiOH, LiN03 i LiC03. Sinteza LiNi02 je teža od LiCo02. Glavni razlog je taj što se stehiometrijski LiNi02 lako razgrađuje u Li1-xNi1+x02 u uvjetima visoke temperature. Višak iona nikla je u litijskom sloju između ni02 ravnina, ometajući difuziju litijevih iona. To će utjecati na elektrokemijsku aktivnost materijala, a budući da je Ni3+ teže dobiti od Co3+, sinteza se mora provesti u atmosferi kisika [2]
Litij manganov oksid je modifikacija tradicionalnih pozitivnih elektrodnih materijala. Spinel LixMn204 trenutno se najviše koristi, koji ima trodimenzionalnu strukturu tunela i prikladniji je za deinterkalaciju litijevih iona. Litij manganov oksid ima obilne sirovine, nisku cijenu, bez zagađenja, otpornost na previsoke cijene i bolju toplinsku sigurnost. Ima relativno niske zahtjeve za uređaje za zaštitu od sigurnosti baterije i smatra se najperspektivnijim katodnim materijalom za litij-ionske baterije. Otapanje Mn, Jahn-Telle efekt i razgradnja elektrolita smatraju se glavnim razlozima gubitka kapaciteta litij-ionskih baterija s litij-manganskim oksidom kao katodnim materijalom.
