正極材料在電池結構中地位重要。在電池行業(yè)中，有一種說法：一代電池，一代正極，電池換代看正極。與這種說法相關，鋰離子電池常以正極材料被命名，如汽車動力電池的主流電池被命名為：磷酸鐵鋰電池或三元電池。

正極材料的重要性還體現(xiàn)在成本方面，正極材料成本在鋰離子電池總成本中占40%左右。正極材料價格降低可以導致鋰離子電池價格降低，這種現(xiàn)象在動力電池中更加明顯，原因是一輛電動汽車的鋰離子動力電池需要的正極材料更多，約200kg。

圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》

鋰離子電池的正極材料是含有鋰的金屬氧化物，是鋰離子電池中鋰離子的主要來源。

充電過程中鋰離子從正極材料晶格（在原子尺度描繪微觀結構所畫出的立方體）中脫出并進入負極材料。放電過程與充電過程相反。正極材料充放電過程的可逆克容量（克容量：電池電容量與活性物質(zhì)質(zhì)量的比值）和電壓平臺（電池放電過程中維持時間最長的電壓值）在較大程度上決定了鋰離子的能量密度。

鋰離子電池正極材料需要具有如下性能：

（1）鋰離子能夠在正極材料中大量可逆地脫嵌，以使電池有高的容量。

（2）脫嵌鋰離子時，氧化還原電位應盡可能高，從而使電池輸出高電壓。

（3）充放電過程中，氧化還原電位變化小，使電壓不發(fā)生顯著變化，保持平穩(wěn)充放電。

（4）在鋰離子脫嵌過程中，晶體結構（在原子尺度描繪的微觀結構）沒有或很少發(fā)生變化，晶體結構穩(wěn)定，以保證較好的循環(huán)壽命和安全性。

圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》

（5）具有較高的電子電導率（電導率用于描述物質(zhì)中電荷流動難易程度，電導率越高，物質(zhì)中電荷流動越容易）和離子電導率，以減少電池極化（當電池有電流通過，使電位偏離了平衡電位的現(xiàn)象）和降低電池內(nèi)阻，并能進行大電流充放電。

（6）化學穩(wěn)定性好，與電解質(zhì)反應小，甚至不與電解液發(fā)生反應。

（7）正極材料的金屬原材料來源豐富，成本可控，無污染，具有一定梯次利用（是指已經(jīng)達到原始使用壽命的產(chǎn)品，通過某種方法使其功能全部或部分恢復并繼續(xù)使用過程）與回收價值等。

圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》

鋰離子電池正極材料根據(jù)晶體結構差異可分為三類：層狀結構氧化物、橄欖石結構聚陰離子材料、尖晶石氧化物。

層狀結構氧化物包括鈷酸鋰（縮寫LCO）、鎳鈷錳酸鋰三元（縮寫NCM）、鎳鈷鋁酸鋰三元（縮寫NCA）等。橄欖石結構聚陰離子材料包括磷酸鐵鋰（縮寫LFP）和磷酸鐵錳鋰（縮寫LFMP）等。尖晶石氧化物包括錳酸鋰（縮寫LMO）和鎳錳酸鋰等。

圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》

不同種類的正極材料具有不同的能量密度、電化學特征、成本等，適用于不同的領域及使用場景。

審核編輯：劉清