鋰離子電池具有開路電壓高、能量密度大、使用壽命長、無記憶效應、無污染及自放電小等優點，是目前綜合性能最好的電池產品，也是可適用范圍最廣的電池產品。隨著新材料的出現和電池設計技術的改進，鋰離子電池的應用范圍不斷被拓展。民用領域已從信息產業（3C電子類產品）擴展到能源交通（電動汽車、電網調峰、太陽能、風能電站蓄電等），表現出優異的應用前景。

經過十幾年的快速發展，鋰離子電池產業鏈在中國已經日趨成熟，其技術性能、成熟度以及產業化已達到相當規模。鋰離子電池的性能主要取決于鋰離子電池材料的結構和性能。鋰離子電池材料主要包含正極材料、負極材料、電解液和隔膜。其中正極材料作為鋰電池的核心材料之一，占鋰電池總成本的1/3以上，提高鋰電池正極材料性能已成為當今最為活躍的研究領域之一。

鋰離子電池的正極材料主要有如下種類：

（1）金屬氧化物。金屬氧化物主要包括層狀結構金屬氧化物與尖晶石型金屬氧化物，可作為鋰離子電池正極材料的層狀結構金屬氧化物主要有鈷酸鋰（LiCoO2）、鎳酸鋰（LiNiO2）、鎳鈷錳三元材料（LiNixCoyMn1-x-yO2） 、 鎳鈷鋁酸鋰 （ LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 ） 、 富 鋰 錳 基（xLi2MnO3(1-x)LiMO2）材料等，可作為鋰離子電池正極材料的尖晶石型金屬氧化物主要有錳酸鋰（LiMn2O4）、鎳錳酸鋰（LiNi0.5Mn1.5O4）、四氧化三鐵（Fe3O4）、釩酸鋰（Lix V2O4）等。

（2）聚陰離子鹽。可作為鋰離子電池正極材料的聚陰離子鹽主要有磷酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽、鈦酸鹽等，包括磷酸鐵鋰（LiFePO4）、磷酸錳鋰（LiMnPO4）、磷酸錳鐵鋰（LiMnx Fe1-x PO4）、磷酸釩鋰（Li3V2(PO4)3）、磷酸氧釩鋰（LiVOPO4）、磷酸鈷鋰（LiCoPO4）、磷酸鎳鋰（LiNiPO4）、硅酸鐵鋰（Li2FeSiO4）、氟硫酸鐵鋰（LiFeSO4F）、硼酸鐵鋰（LiFeBO3）、鈦酸鐵鋰（Li2FeTiO4）等。

（3）其他化合物。可作為鋰離子電池正極材料的其他化合物主要有氟化物、硫化物、硒化物等，包括三氟化鐵（FeF3）、三氟化鈷（CoF3）、三氟化鎳（NiF3）、二硫化鈦（TiS2）、二硫化鐵（FeS2）、二硫化鉬（MoS2）、三硒化鈮（NbSe3）等。

在諸多鋰離子電池正極材料中，目前已實現商業化生產與應用的主要有磷酸鐵鋰 （ LiFePO4 ） 、 錳 酸 鋰 （ LiMn2O4 ）、 鈷 酸 鋰 （ LiCoO2 ）、 鎳 鈷 錳 三 元 材 料（LiNix Coy Mn1-x-y O2）與鎳鈷鋁酸鋰（LiNi0.8Co0.15Al0.05O2）。

磷酸鐵鋰

以磷酸鐵鋰為代表的聚陰離子型正極材料的鋰離子電池，具有高容量、低價格、原料來源豐富、環境友好及優異的熱穩定性、循環充放電性能等優點，成為大容量動力電池的首選材料之一。但其較低的工作電壓，限制了其能量密度的發揮。其電子導電性與鋰離子傳導能力差，需要進行納米化與碳包覆修飾，目前LiFePO4已經大規模應用于電動工具、電動汽車、儲能系統等產品中。由于 LiFePO4 材料具有橄欖石型結構，這決定了鋰離子在其晶體內部只能沿著一維通道方向進行擴散，因此 LiFePO4 材料的鋰離子擴散系數極低。同時，由于晶體結構中缺乏自由間隙原子與空穴，導致 LiFePO4 材料的電子電導率極低。LiFePO4 材料的以上動力學特征造成了其電化學性能具有天然缺陷，因此需要通過改性手段對 LiFePO4 材料的特性進行修飾，提高其鋰離子擴散能力與電子電導率，達到改善其電化學性能的目的。對 LiFePO4 材料的改性研究主要包括：1）納米化。2）表面包覆。對 LiFePO4 材料的包覆改性主要有金屬包覆、 金屬氧化物包覆、導電聚合物包覆、碳包覆。3）體相摻雜。對 LiFePO4 材料的摻雜改性主要有鋰位摻雜、鐵位摻雜、氧位摻雜。4）形成 LiMnx Fe1-x PO4、LiCox Fe1-x PO4、LiNix Fe1-x PO4 等高電壓固溶體材料。

錳 酸 鋰

LiMn2O4具有尖晶石型結構，材料中鋰離子的傳輸過程具有三維特性，電子導電率與擴散速率高，熱穩定性好，且原材料來源豐富，價格低廉，但是LiMn2O4材料在循環過程中會出現Janh-Teller畸變，Mn3+發生歧化反應生成Mn2+，Mn2+溶解到電解液中，使材料的尖晶石結構被破壞，導致高溫循環與儲存性能快速惡化，目前LiMn2O4主要應用于電動工具、電動汽車產品中。

鈷 酸 鋰

LiCoO2是最早商業化應用的鋰離子電池正極材料，具有α-NaFeO2型層狀結構，理論克容量與能量密度高，克容量隨著充電截止電壓的升高而升高，倍率性能好，但其熱穩定差，原料需要使用資源有限且價格昂貴的鈷，目前 LiCoO2 主要應用于消費類電子產品中。LiCoO2今后發展趨勢是在高電壓體系下具有良好熱安全性能和循環穩定性能，具體的技術手段是采用均相摻雜技術，使摻雜元素均勻的分布在氧化鈷鋰結構層中，能更好地起到支撐氧化鈷鋰層狀結構的作用，從而提高氧化鈷鋰的結構穩定性和循環穩定性；通過對氧化鈷鋰材料進行均質表面包覆，在氧化鈷鋰表面形成一層均勻的金屬氧化物，阻隔電解液與氧化鈷鋰材料直接接觸，形成的包覆層避免高價鈷將電解液氧化的同時，保護材料表面免受電解液的腐蝕，提高材料與電解液的相容性，并降低界面阻抗的作用，以提高氧化鈷鋰材料在高電壓體系下的循環穩定性。

三元材料

三元材料經歷了兩大發展階段，第一階段為常規三元材料，比容量地提高主要通過鎳含量的增加，完成了由333到532和622的轉化，比容量由150mAh/g提升到了178mAh/g；第二階段為高電壓三元材料，充電截止電壓由4.2V提升至4.5V，比容量達到了200mAh/g以上，以其為正極制備的鋰離子電池能量密度有望達到300Wh/kg。但在高電壓體系下，常規三元材料在安全穩定性乃至循環性等方面的性能急劇下降，不能滿足使用要求。因此，高電壓三元材料的發展趨勢是在高電壓體系下具有良好熱安全性能和循環穩定性能。LiNix Coy Mn1-x-y O2具有與LiCoO2類似的層狀結構，由于Ni、Co、Mn三種元素共同占據晶格中的3b位置，故稱之為鎳鈷錳三元材料，其能量密度高，成本比LiCoO2低，安全性能也較LiCoO2好，材料中的Ni是主要的電化學活性元素，提高Ni含量可以提高材料克容量，而增加材料中的Co含量可以提高材料的導電性，改善其倍率性能與循環性能，增加Mn含量能夠改善材料的結構穩定性與熱穩定性，同時降低原料成本。根據不同元素的特征，LiNix Coy Mn1-x-y O2三元材料已經發展出了Ni：Co：Mn比例為3：3：3、5：2：3、6：2：2與8：1：1等不同類型的材料，目前LiNix Coy Mn1-x-y O2主要應用于消費類電子、電動工具、電動汽車產品中。

LiNi0.8Co0.15Al0.05O2具有與三元材料類似的層狀結構與特性，是LiNiO2、LiCoO2、LiAlO2三者的固溶體材料，由于LiAlO2熱穩定好與質量輕的特點，其具有比普通三元材料更優秀的安全性能與更高的能量密度，目前LiNi0.8Co0.15Al0.05O2主要應用于消費類電子、電動工具、電動汽車產品中。