As características e o preço das baterias de íons de lítio estão intimamente relacionados ao seu material eletrodo positivo. De um modo geral, o material de eletrodo positivo deve atender: (1) Dentro da faixa potencial de carga e descarga necessária, possui compatibilidade eletroquímica com a solução de eletrólitos; (2) Cinética do processo de eletrodo suave; (3) Altamente reversível; (4) Boa estabilidade no ar sob estado de lítio completo.
Bateria de íons de lítio
Com o desenvolvimento de baterias de íons de lítio, o trabalho de pesquisa sobre materiais de cátodo de alto desempenho e baixo custo está sendo realizado constantemente. Atualmente, a pesquisa é focada principalmente em óxidos metálicos de transição de lítio, como óxido de cobalto de lítio, óxido de níquel de lítio e óxido de manganês de lítio.
O óxido de cobalto de lítio (LiCo02) pertence à estrutura do tipo a-NaFe02 com uma estrutura em camadas bidimensional, adequada para a desintercalação de íons de lítio. Devido ao seu processo de preparação simples, desempenho estável, alta capacidade específica e bom desempenho do ciclo, a maioria das baterias comerciais de íons de lítio atuais usam LiCo02 como material de cátodo. Seus métodos de síntese incluem principalmente a síntese em fase sólida de alta temperatura e a síntese em fase sólida de baixa temperatura, bem como métodos químicos suaves, como método de precipitação de ácido oxálico, método sol-gel, método frio e térmico e método de mistura orgânica.
Óxido de níquel de lítio (LiNi02) é um composto de estrutura de sal rochoso com boa estabilidade de alta temperatura. Devido à baixa taxa de auto-descarga, baixas exigências de eletrólitos, sem poluição ao meio ambiente, recursos relativamente abundantes e preço razoável, é um material catódado promissor para substituir o óxido de cobalto de lítio. Atualmente, o LiNi02 é principalmente sintetizado pela reação em fase sólida de Ni(NO3)2, Ni(OH)2, NiCO3, NiOOH e LiOH, LiN03 e LiC03. A síntese de LiNi02 é mais difícil que LiCo02. A principal razão é que o LiNi02 estequiométrico é facilmente decomposto em Li1-xNi1+x02 em condições de alta temperatura. O excesso de íons de níquel está na camada de lítio entre os planos Ni02, dificultando a difusão de íons de lítio. Afetará a atividade eletroquímica do material, e como o Ni3+ é mais difícil de obter do que o Co3+, a síntese deve ser realizada em uma atmosfera de oxigênio [2]
Óxido de manganês de lítio é uma modificação dos materiais tradicionais de eletrodos positivos. O Spinel LixMn204 é atualmente mais utilizado, que tem uma estrutura de túnel tridimensional e é mais adequado para desintercalação de íons de lítio. O óxido de manganês de lítio tem matérias-primas abundantes, baixo custo, sem poluição, resistência à sobrecarga e melhor segurança térmica. Possui requisitos relativamente baixos para dispositivos de proteção de segurança da bateria, e é considerado o material catódado mais promissor para baterias de íons de lítio. A dissolução de Mn, o efeito Jahn-Telle e a decomposição do eletrólito são consideradas as principais razões para a perda de capacidade das baterias de íons de lítio com óxido de manganês de lítio como material do cátodo.
