有哪些不同类型的阴极材料(Different Types of Cathode Materials)？

在制造可靠的锂离子电池时，阴极材料通常是限制因素。随着可充电电池的使用日益增多，科学家们继续寻找将高输出与安全操作结合起来的阴极材料。使用了多种材料，根据用途的不同，家用电器的电池长期以来都是以氧化钴为主要阴...

在制造可靠的锂离子电池时，阴极材料通常是限制因素。随着可充电电池的使用日益增多，科学家们继续寻找将高输出与安全操作结合起来的阴极材料。使用了多种材料，根据用途的不同，家用电器的电池长期以来都是以氧化钴为主要阴极材料，电动汽车电池需要磷酸铁。

对于使用电力的设备，阴极是负极，阳极是正极阴极材料的理想特性是，它们包含一种可逆反应，这种反应可以产生一个可充电电池，并且这种反应不会引起所涉及的任何材料之间的相位变化。额外的能量需要在气、液、固相之间改变材料，因此设计一种电池是不现实的。早期的可充电锂电池使用熔融的硫磺作为阴极，被842华氏度（450摄氏度）的熔盐包围。这些电池可以提供高输出，但保持液体材料的分离是一个很大的问题。研究人员已经寻找了一种实用的方法使用硫磺作为阴极材料开发更好的阴极材料的困难之一是其固有的挥发性为了使电池正常工作，阴极需要对另一个电极，即阳极有很强的电荷，这就需要一种含氧量高的物质，这种物质可能非常易燃，特别是当与电池内发生的化学反应经常伴随的热量结合时。这是人们对阴极硫化合物感兴趣的原因之一。硫具有氧的电性质硫化合物的问题是它们产生的阴极寿命较短，因为它们的化学反应留下的副产物会溶解在分离两个电极的电解质材料中，一组新的化合物的出现引起了研究人员的注意，他们放弃了使用熔融硫的想法。其中最轻的一种化合物，二硫化钛，在这十年中被广泛使用。大约在1980年，它被锂钴氧化物取代，这是第一个真正成功的锂离子电池氧化钴是市场上占主导地位的正极材料，常用于手机和笔记本电脑的充电电池。在心脏除颤器等医疗设备中，银钒氧化物是常用的阴极材料，其化学反应副产物为银，提高了电池的导电性磷酸铁和钛酸锂作为电动汽车电池的潜在正极材料，已经引起了汽车制造商的注意。其中一个原因是，由这些化合物制成的阴极电池可以在10分钟内快速充电。由镍制成的阴极电池具有最高的能量密度。这种高能量密度意味着它们本质上不如磷酸铁或钛酸锂电池安全