ویژگی ها و قیمت باتری های یون لیتیوم ارتباط نزدیکی با ماده الکترود مثبت آن دارد. به طور کلی، ماده الکترود مثبت باید ملاقات: (1) در محدوده پتانسیل بار مورد نیاز و تخلیه، آن را دارای سازگاری الکتروشیمیایی با محلول الکترولیت؛ ( 2) جنبشی فرایند الکترود ملایم؛ (3) بسیار برگشت پذیر. (4) ثبات خوب در هوا تحت حالت لیتیوم کامل.
باتری یون لیتیوم
با توسعه باتری های لیتیوم یون، کار تحقیقاتی بر روی مواد کاتد با کارایی بالا و کم هزینه به طور مداوم در حال انجام است. در حال حاضر تحقیقات عمدتاً بر روی اکسیدهای فلزی انتقالی لیتیوم مانند اکسید لیتیوم کبالت، اکسید لیتیوم نیکل، و اکسید منگنز لیتیوم متمرکز است.
اکسید لیتیوم کبالت (LiCo02) متعلق به ساختار نوع A-NaFe02 با ساختار لایه ای دو بعدی است که برای انشعاب از لیتیوم ها مناسب است. با توجه به فرایند آماده سازی ساده آن، عملکرد پایدار، ظرفیت خاص بالا، و عملکرد چرخه خوب، بیشتر باتری های فعلی تجاری لیتیوم یون از LiCo02 به عنوان ماده کاتد استفاده می کنند. روش های سنتز آن عمدتاً شامل سنتز فاز جامد با دمای بالا و سنتز فاز جامد با دمای پایین و همچنین روش های شیمیایی نرم مانند روش بارش اسید اکسالیک، روش سل ژل، روش سرد و گرما، و روش مخلوط کردن آلی است.
اکسید لیتیوم نیکل (LiNi02) یک ترکیب ساختار نمک سنگ با پایداری دمای بالا خوب است. با توجه به نرخ پایین خود تخلیه، الزامات پایین برای الکترولیت، عدم آلودگی به محیط زیست، منابع نسبتا فراوان و قیمت مناسب، آن را یک ماده کاتد امیدوار کننده به جای اکسید کبالت لیتیوم است. در حال حاضر LiNi02 عمدتاً با واکنش فاز جامد Ni(NO3)2، Ni(OH)2، NiCO3، NiOOH و LiOH، LiN03 و LiC03 سنتز می شود. سنتز LiNi02 سخت تر از LiCo02 است. دلیل اصلی آن این است که LiNi02 استویچیومتریک به راحتی در شرایط دمای بالا به Li1-xNi1+x02 تجزیه می شود. ایون های اضافی نیکل در لایه لیتیوم بین هواپیماهای Ni02 قرار دارند که مانع انتشاریون های لیتیوم می شوند. بر فعالیت الکتروشیمیایی ماده تأثیر خواهد گذارد و چون به دست آوردن Ni3+ دشوارتر از Co3+است، سنتز باید در یک اتمسفر اکسیژن انجام شود [2]
اکسید منگنز لیتیوم اصلاحی از مواد الکترود مثبت سنتی است. اسپینل LixMn204 در حال حاضر بیشترین استفاده را دارد که دارای ساختار تونلی سه بعدی است و برای انترتکالاسیون لیون های لیتیوم مناسب تر است. اکسید منگنز لیتیوم دارای مواد اولیه فراوان، هزینه کم، بدون آلودگی، مقاومت بیش از حد شارژ و ایمنی حرارتی بهتر است. دارای الزامات نسبتاً پایینی برای دستگاه های حفاظت ایمنی باتری است، و امیدوارکننده ترین ماده کاتد برای باتری های یون لیتیوم محسوب می شود. انحلال Mn، اثر Jahn-Telle، و تجزیه الکترولیت به عنوان دلایل اصلی از دست دادن ظرفیت باتری های لیتیوم یون با اکسید منگنز لیتیوم به عنوان ماده کاتد در نظر گرفته شده است.
