锂离子电池中正极材料的好坏直接影响电池性能，因此在整个电池系统中有很重要的地位。接下来我们将要介绍几种常见的锂离子电池正极材料供大家了解。
纵观锂离子电池正极材料的发展，最初是Goodenough等提出基于层状材料钴酸锂 (LiCoO2) 的正极材料（补充：John B. Goodenough，锂钴氧和磷酸铁锂正极材料发明人）, 并由索尼公司在1990年实现商品化[1]。
此后人们发展了各种新型层状材料如镍酸锂(LiNiO2) 、锰酸锂 (LiMnO2) 、镍钴锰酸锂 (Li(Ni,Co，Mn) O2) 、六方层状晶体结构LiCoO2（简称LCO），和立方尖晶石晶体结构LiMn2O4（简称LMO），还有正交橄榄石晶体结构的 LiFePO4（简称LFP），LiNixMnyCo1-x-yO2（通常称为NMC）, LiNi0.80Co0.15Al 0.05（NCA）。
我们先介绍一下钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂，下图是钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂的晶体结构。
LiCoO2 是第一代商业化锂离子电池的正极材料。钴酸锂在层状结构中众多的氧原子组成了扭曲的立方密堆积结构。
理论容量是274mAh/g，实际容量是140mAh/g，工作时候电压的范围在2.5V-4.2V[2]。
和其他的锂离子电池正极材料相比，钴酸锂的工作电压比较高，但是充电、放电操作比较平稳，适合应用在大电流放电中，且具有很好的循环性能，较高的电导率，材料制作工艺相对稳定。
钴酸锂材料的缺点是对环境污染较大、资源紧张、资源价格较高、安全性能差。
LiMn2O4是在1983年被提出的尖晶石正极材料，其理论容量148mAh/g，实际容量是120mAh/g，工作电压的范围在3-4V。
应用锰酸锂正极材料制作出的锂离子电池能够实现快速扩散，充电、放电倍率性能良好，且具有安全性、成本低、污染少、无毒害、制作容易的特点。
但是锰酸锂正极材料应用的充电、放电的时候尖晶石结构不够稳定，加上高温溶解环境会使得电池容量快速衰减，自身存储和循环性能不理想。
LiFePO4是六方密堆积排列，在磷酸铁锂正极材料的晶格中，P占据在四面的位置，八面体的空隙位置由Li和Fe填充，晶体八面体和四面体形成了一个整体空间架构，在各个点的密切联系下形成一种锯齿状的平面结构。
磷酸铁锂正极材料的理论容量是170mAh/g，实际容量是140mAh/g，工作时候的电压是3,4V。然而，由于LFP自身的结构特点，低的电子导电性和离子迁移率限制了其电化学性能。
为了解决这些问题，前人已经开发了不同的成功策略，包括优化粒径和形貌、杂原子掺杂和表面碳涂层。最近有研究人员研究发现以磷酸锂(Li3PO4)纳米球为模板和前驱体，成功地合成了碳包覆的LiFePO4纳米空心球，其中碳涂层和空心球对于提高导电性能有很大的帮助，这有利于提高电池的性能[3]。
此外，现今人们已经不局限于单一材料的正极了，为了达到更高的比容量和经济效益, 正极材料的材料选择已经由单一向多元化转变。
三元正极材料中锰镍钴比例在一定范围内调整可以改变电池性能, 同时以其中一个材料作为主体材料对其进行掺杂包覆改性也可以在不同程度上提高电化学性能。
有研究人员做了一次实验，把不同质量比的钴酸锂：锰酸锂：磷酸铁锂烧结之后制作极片，装配好电池进行测试。
通过电化学性能测试发现LiCoO2: LiMnO2:LiFeP04 质量比为2:2:1的正极材料是配比中综合性能最好的，首次放电比容量的是最大的，达到 146.2 mAg /g,不仅如此其循环性能也很好，循环过程中容量衰减较慢。在100次循环后的比容量保持在142.5 mAh /g，为首次放电比容量的 97.5% 。
增加LiFeP04含量时:对比1:2:1与1:2:2时发现电池的比容量呈现下降的趋势。1:1:1与1:1:2配比的锂电池首次充放电比容量很接近, 但是1:1:2型的锂电池衰减的非常迅速[4]。
小编认为这个实验虽然并没有精确到很细的比例，但是至少说明了三元材料混合对于发展锂离子电池正极材料又是一个新的思路。
接下来我们来介绍一下NMC和NCA
目前发展富镍三元正极材料( LiNixCoyMn1－x－yO2，x≥0. 6) 即NCM已成为许多企业和科研院校的研究重点。
其中，由于NCM811所能提供理论比容量超过200 mAh·g－1，实际比容量超过 180 mAh·g－1，还具有价格相对低廉的优势，该材料已成为锂离子电池三元正极材料开发中的重中之重，同时也是现阶段锂离子电池能否实现单体300 Wh·Kg－1能量密度的关键。
作为 LiNiO2 的衍生物，其具有α-NaFeO2型层状结构，属于Ｒ-3 m 空间群，虽然 NCM811 能够提供极高的能量密度，但其存在的一些缺陷，比如阳离子混排严重，结构易变，残余碱含量较高，电池产气等问题制约着 NCM811 材料的进一步发展与应用。
为发展更稳定、循环性优异和安全性良好的富镍材料 NCM811，需要创新材料制备与改性技术，重点将元素掺杂、表面包覆、梯度材料、单晶材料以及模拟计算等合成、改性和分析方法紧密联系起来，实现相关技术的有机融合，多角度解决富镍材料面临的实质问题，提升材料的电化学 性能与安全性能，从而推动高能锂离子电池的进一步发展[5]。
关于NCA
NCA由于材料本身结构稳定性及热稳定性问题使得材料循环过程中发生容量衰减，衰减机理主要归结为以下 4 点：
（1）充放电过程中 Li/Ni 混排引起结构变化，并引发相变使得整体结构不均一；
（2） 锂离子脱嵌过程中 H2→H3相不可逆相变；
（3）界面处类 NiO相的生成、氧气的逸出，增大了界面阻抗，与电解液发生界面副反应；
（4） 应力诱导产生微裂纹加速容量的衰减。
扫描电子显微镜（SEM）测试显示，NCA 为粒径 5~6 μm 的球状颗粒。材料在电流倍率为 0.1C下首次放电容量为167.1mAh/g，循环200次以后容量保持率为96.2%。
倍率测试表明，0.1、10 C 下NCA 的容量分别为 184.0、112.7 m Ah/g，到恢复到 0.1 C 时，容量仍可达 179.7 mAh/g，具有比较好的倍率性能。将材料组装成CR2032型扣式电池进行电化学性能测试，金属锂片为负极，NCA材料为正极，隔膜为 Celgard 2400，电解液为 1.15 mol/L Li PF6的碳酸甲基乙基酯(EMC)-碳酸乙烯酯(EC)-碳酸二甲酯(DMC)溶液（EMC、EC、DMC体积比为 2:1:2）。电池的组装过程在充满氩气的手套箱中完成。充放电测试在武汉蓝电电子有限公司生产的2001CT-1LAND 上进行，充放电电压范围为 2.8~ 4.3V[6]。
高镍层状正极材料容量衰减机理较为复杂，想要大幅度提升其循环性能，一方面需要从机理入手进行深入、全面的研究，从根本上找出解决方案；另一方面，也需综合考虑容量与循环性能的关系，根据高镍系锂离子电池电池应用场合的不同确定两者的最佳平衡点[7]。
下表总结了文中提到的五类电池正极材料的部分参数
最后小编想谈谈自己的看法。近些年锂电池行业的飞速发展，给锂离子电池正极材料的快速发展带来了巨大市场，我们的最终的目标是不断的提高锂离子电池的各个方面的性能，比如使它具有更高的能量密度，更好的安全稳定性，更低的成本。
就文中提到的这几类材料而言，小编认为NMC与NCA在未来会有更大的发展空间，因为二者和钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂相比具有更好的性能。当然，钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂这些材料并不会被完全抛弃，我们还是要根据电池使用的场合来选择材料。
对锂离子电池正极材料的研究仍不断的在进行，相信在未来会开发出更有潜力的新的材料，更好的满足我们在各方面对电池的使用需求。