有哪些不同類型的陰極材料(Different Types of Cathode Materials)？

在制造可靠的鋰離子電池時，陰極材料通常是限制因素。隨著可充電電池的使用日益增多，科學家們繼續尋找將高輸出與安全操作結合起來的陰極材料。使用了多種材料，根據用途的不同，家用電器的電池長期以來都是以氧化鈷為主要陰...

在制造可靠的鋰離子電池時，陰極材料通常是限制因素。隨著可充電電池的使用日益增多，科學家們繼續尋找將高輸出與安全操作結合起來的陰極材料。使用了多種材料，根據用途的不同，家用電器的電池長期以來都是以氧化鈷為主要陰極材料，電動汽車電池需要磷酸鐵。

對于使用電力的設備，陰極是負極，陽極是正極陰極材料的理想特性是，它們包含一種可逆反應，這種反應可以產生一個可充電電池，并且這種反應不會引起所涉及的任何材料之間的相位變化。額外的能量需要在氣、液、固相之間改變材料，因此設計一種電池是不現實的。早期的可充電鋰電池使用熔融的硫磺作為陰極，被842華氏度（450攝氏度）的熔鹽包圍。這些電池可以提供高輸出，但保持液體材料的分離是一個很大的問題。研究人員已經尋找了一種實用的方法使用硫磺作為陰極材料開發更好的陰極材料的困難之一是其固有的揮發性為了使電池正常工作，陰極需要對另一個電極，即陽極有很強的電荷，這就需要一種含氧量高的物質，這種物質可能非常易燃，特別是當與電池內發生的化學反應經常伴隨的熱量結合時。這是人們對陰極硫化合物感興趣的原因之一。硫具有氧的電性質硫化合物的問題是它們產生的陰極壽命較短，因為它們的化學反應留下的副產物會溶解在分離兩個電極的電解質材料中，一組新的化合物的出現引起了研究人員的注意，他們放棄了使用熔融硫的想法。其中最輕的一種化合物，二硫化鈦，在這十年中被廣泛使用。大約在1980年，它被鋰鈷氧化物取代，這是第一個真正成功的鋰離子電池氧化鈷是市場上占主導地位的正極材料，常用于手機和筆記本電腦的充電電池。在心臟除顫器等醫療設備中，銀釩氧化物是常用的陰極材料，其化學反應副產物為銀，提高了電池的導電性磷酸鐵和鈦酸鋰作為電動汽車電池的潛在正極材料，已經引起了汽車制造商的注意。其中一個原因是，由這些化合物制成的陰極電池可以在10分鐘內快速充電。由鎳制成的陰極電池具有最高的能量密度。這種高能量密度意味著它們本質上不如磷酸鐵或鈦酸鋰電池安全