Karakteristik dan harga baterai lithium-ion berkaitan erat dengan material elektroda positifnya. Secara umum, bahan elektroda positif harus memenuhi: (1) Dalam kisaran potensial pengisian dan pelepasan yang diperlukan, bahan ini memiliki kompatibilitas elektrokimia dengan larutan elektrolit; (2) Kinetika proses elektroda yang lembut; (3) Sangat reversibel; (4) Stabilitas yang baik di udara dalam keadaan lithium penuh.
Baterai ion lithium
Dengan pengembangan baterai lithium-ion, penelitian tentang bahan katoda berkinerja tinggi dan berbiaya rendah terus dilakukan. Saat ini, penelitian difokuskan pada litium oksida logam transisi seperti litium kobalt oksida, litium nikel oksida, dan litium mangan oksida.
Lithium cobalt oxide (LiCo02) termasuk dalam struktur tipe a-NaFe02 dengan struktur berlapis dua dimensi, yang cocok untuk deinterkalasi ion litium. Karena proses persiapannya yang sederhana, kinerja yang stabil, kapasitas spesifik yang tinggi, dan kinerja siklus yang baik, sebagian besar baterai lithium-ion komersial saat ini menggunakan LiCo02 sebagai bahan katoda. Metode sintesisnya terutama mencakup sintesis fase padat suhu tinggi dan sintesis fase padat suhu rendah, serta metode kimia lunak seperti metode presipitasi asam oksalat, metode sol-gel, metode dingin dan panas, dan metode pencampuran organik.
Lithium nickel oxide (LiNi02) adalah senyawa berstruktur garam batuan dengan stabilitas suhu tinggi yang baik. Karena tingkat self-discharge yang rendah, persyaratan elektrolit yang rendah, tidak ada pencemaran lingkungan, sumber daya yang relatif melimpah dan harga yang wajar, ini adalah bahan katoda yang menjanjikan untuk menggantikan lithium cobalt oxide. Saat ini, LiNi02 terutama disintesis oleh reaksi fase padat Ni (NO3) 2, Ni (OH) 2, NiCO3, NiOOH dan LiOH, LiN03 dan LiC03. Sintesis LiNi02 lebih sulit daripada LiCo02. Alasan utamanya adalah karena stoikiometri LiNi02 mudah terurai menjadi Li1-xNi1+x02 dalam kondisi suhu tinggi. Ion nikel yang berlebih berada di lapisan litium di antara bidang Ni02, menghalangi difusi ion litium. Ini akan mempengaruhi aktivitas elektrokimia material, dan karena Ni3+ lebih sulit diperoleh daripada Co3+, sintesis harus dilakukan dalam atmosfer oksigen [2]
Lithium manganese oxide adalah modifikasi dari bahan elektroda positif tradisional. Spinel LixMn204 saat ini paling banyak digunakan, yang memiliki struktur terowongan tiga dimensi dan lebih cocok untuk deinterkalasi ion litium. Lithium manganese oxide memiliki bahan baku yang melimpah, biaya rendah, tidak ada polusi, ketahanan yang terlalu mahal, dan keamanan termal yang lebih baik. Ini memiliki persyaratan yang relatif rendah untuk perangkat perlindungan keamanan baterai, dan dianggap sebagai bahan katoda paling menjanjikan untuk baterai lithium ion. Pelarutan Mn, efek Jahn-Telle, dan dekomposisi elektrolit dianggap sebagai alasan utama hilangnya kapasitas baterai lithium-ion dengan litium mangan oksida sebagai bahan katoda.
