Litija jonu akumulatoru īpašības un cena ir cieši saistītas ar tā pozitīvā elektroda materiālu. Vispārīgi runājot, pozitīvā elektroda materiālam jāatbilst: (1) vajadzīgajā lādēšanas un izlādes potenciāla diapazonā tam ir elektroķīmiskā saderība ar elektrolīta šķīdumu; (2) maiga elektrodu procesa kinētika; (3) Ļoti atgriezeniska; (4) Laba stabilitāte gaisā pilnīgā litija stāvoklī.
Litija jonu akumulators
Attīstoties litija jonu akumulatoriem, pastāvīgi tiek veikti augstas veiktspējas un lētu katoda materiālu pētniecības darbi. Pašlaik pētījumi galvenokārt ir vērsti uz litija pārejas metālu oksīdiem, piemēram, litija kobalta oksīdu, litija niķeļa oksīdu un litija mangāna oksīdu.
Litija kobalta oksīds (LiCo02) pieder pie a-NaFe02 tipa struktūras ar divdimensiju slāņveida struktūru, kas ir piemērots litija jonu deinterkalācijai. Pateicoties vienkāršajam sagatavošanas procesam, stabilai veiktspējai, lielai īpatnējai jaudai un labam cikla sniegumam, lielākā daļa pašreizējo komerciālo litija jonu akumulatoru kā katoda materiālu izmanto LiCo02. Tās sintēzes metodes galvenokārt ietver augstas temperatūras cietās fāzes sintēzi un zemas temperatūras cietās fāzes sintēzi, kā arī mīkstās ķīmiskās metodes, piemēram, skābeņskābes izgulsnēšanas metodi, sola-gēla metodi, aukstuma un karstuma metodi un organiskās sajaukšanas metodi.
Litija niķeļa oksīds (LiNi02) ir akmens sāls struktūras savienojums ar labu stabilitāti augstā temperatūrā. Sakarā ar zemo pašizlādes ātrumu, zemām elektrolīta prasībām, vides piesārņojuma neesamību, salīdzinoši bagātīgiem resursiem un saprātīgu cenu, tas ir daudzsološs katoda materiāls, lai aizstātu litija kobalta oksīdu. Pašlaik LiNi02 galvenokārt tiek sintezēts ar Ni (NO3) 2, Ni (OH) 2, NiCO3, NiOOH un LiOH, LiN03 un LiC03 cietās fāzes reakciju. LiNi02 sintēze ir grūtāka nekā LiCo02. Galvenais iemesls ir tāds, ka stehiometriskais LiNi02 augstas temperatūras apstākļos viegli sadalās Li1-xNi1+x02. Pārmērīgi niķeļa joni atrodas litija slānī starp Ni02 plaknēm, kavējot litija jonu difūziju. Tas ietekmēs materiāla elektroķīmisko aktivitāti, un, tā kā Ni3+ ir grūtāk iegūt nekā Co3+, sintēze jāveic skābekļa atmosfērā [2]
Litija mangāna oksīds ir tradicionālo pozitīvo elektrodu materiālu modifikācija. Pašlaik visplašāk tiek izmantots Spinel LixMn204, kam ir trīsdimensiju tuneļa struktūra un kas ir vairāk piemērots litija jonu deinterkalācijai. Litija mangāna oksīdam ir bagātīgas izejvielas, zemas izmaksas, nav piesārņojuma, pārmērīga pretestība un labāka siltuma drošība. Tam ir salīdzinoši zemas prasības pret akumulatoru drošības aizsardzības ierīcēm, un tas tiek uzskatīts par daudzsološāko katoda materiālu litija jonu akumulatoriem. Mn izšķīdināšana, Jahna-Telle efekts un elektrolīta sadalīšanās tiek uzskatīti par galvenajiem iemesliem litija jonu akumulatoru jaudas zudumam ar litija mangāna oksīdu kā katoda materiālu.
