Τα χαρακτηριστικά και η τιμή των μπαταριών ιόντων λιθίου συνδέονται στενά με το θετικό υλικό ηλεκτροδίων. Σε γενικές γραμμές, το θετικό υλικό ηλεκτροδίων πρέπει να πληροί: (1) Μέσα στην απαιτούμενη σειρά πιθανών δαπανών και απαλλαγής, έχει την ηλεκτροχημική συμβατότητα με το διάλυμα ηλεκτρολυτών (2) ήπια κινητική διαδικασίας ηλεκτροδίων (3) Ιδιαίτερα αντιστρέψιμος (4) καλή σταθερότητα στον αέρα κάτω από την πλήρη κατάσταση λίθιου.
Μπαταρία ιόντων λιθίου
Με την ανάπτυξη μπαταριών ιόντων λιθίου, διεξάγονται συνεχώς ερευνητικές εργασίες για υλικά καθόδων υψηλής απόδοσης και χαμηλού κόστους. Επί του παρόντος, η έρευνα επικεντρώνεται κυρίως σε οξείδια του μετάλλου μετάβασης λιθίου, όπως το οξείδιο του κοβαλτίου λιθίου, το οξείδιο του νικελίου λιθίου και το οξείδιο του μαγγανίου λιθίου.
Το οξείδιο του κοβαλτίου λιθίου (LiCo02) ανήκει στη δομή τύπου a-NaFe02 με δισδιάστατη πολυεπίπεδη δομή, η οποία είναι κατάλληλη για την αποενσωμάτωση ιόντων λιθίου. Λόγω της απλής διαδικασίας προετοιμασίας, της σταθερής απόδοσης, της υψηλής ειδικής χωρητικότητας και της καλής απόδοσης του κύκλου, οι περισσότερες από τις τρέχουσες εμπορικές μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούν το LiCo02 ως υλικό καθόδου. Οι μέθοδοι σύνθεσής του περιλαμβάνουν κυρίως υψηλής θερμοκρασίας σύνθεση στερεάς φάσης και σύνθεση στερεάς φάσης χαμηλής θερμοκρασίας, καθώς και μαλακές χημικές μεθόδους όπως η μέθοδος καθίζησης οξαλικού οξέος, η μέθοδος sol-gel, η μέθοδος κρύου και θερμότητας και η μέθοδος οργανικής ανάμειξης.
Το οξείδιο νικελίου λίθιου (LiNi02) είναι μια ένωση δομών άλατος βράχου με την καλή υψηλής θερμοκρασίας σταθερότητα. Λόγω του χαμηλού ποσοστού μόνος-απαλλαγής, των χαμηλών απαιτήσεων για τον ηλεκτρολύτη, καμία ρύπανση στο περιβάλλον, των σχετικά άφθονων πόρων και της λογικής τιμής, είναι ένα ελπιδοφόρο υλικό καθόδων για να αντικαταστήσει το οξείδιο κοβαλτίου λίθιου. Αυτή τη στιγμή, LiNi02 συντίθεται κυρίως από την στερεάς φάσης αντίδραση Ni(NO3)2, Ni(OH)2, NiCO3, NiOOH και LiOH, LiN03 και LiC03. Η σύνθεση του LiNi02 είναι πιο δύσκολη από το LiCo02. Ο κύριος λόγος είναι ότι το στοιχειομετρικό LiNi02 αποσυντίθεται εύκολα σε Li1-xNi1+x02 σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας. Τα πλεονάζοντα ιόντα νικελίου βρίσκονται στο στρώμα λιθίου μεταξύ των επιπέδων Ni02, εμποδίζοντας τη διάδοση ιόντων λιθίου. Θα επηρεάσει την ηλεκτροχημική δραστηριότητα του υλικού και επειδή το Ni3+ είναι πιο δύσκολο να αποκτηθεί από το Co3+, η σύνθεση πρέπει να πραγματοποιείται σε ατμόσφαιρα οξυγόνου [2]
Το οξείδιο του μαγγανίου λιθίου είναι μια τροποποίηση των παραδοσιακών θετικών υλικών ηλεκτροδίων. Το Spinel LixMn204 χρησιμοποιείται σήμερα ευρύτερα, το οποίο έχει τρισδιάστατη δομή σήραγγας και είναι πιο κατάλληλο για αποσυνεδρισμό ιόντων λιθίου. Το οξείδιο μαγγανίου λίθιου έχει τις άφθονες πρώτες ύλες, το χαμηλότερο κόστος, καμία ρύπανση, την αντίσταση υπερτίμησης και την καλύτερη θερμική ασφάλεια. Έχει σχετικά χαμηλές απαιτήσεις για συσκευές προστασίας της ασφάλειας των μπαταριών και θεωρείται το πιο ελπιδοφόρο υλικό καθόδου για μπαταρίες ιόντων λιθίου. Η διάλυση του Mn, το φαινόμενο Jahn-Telle και η αποσύνθεση του ηλεκτρολύτη θεωρούνται οι κύριοι λόγοι για την απώλεια χωρητικότητας των μπαταριών ιόντων λιθίου με το οξείδιο του μαγγανίου λιθίου ως υλικό καθόδου.
