在过去十几年里, 钴酸锂LiCoO2 由于合成工艺简单以及良好的倍率和循环性能, 被长期用于主要的锂离子电池正极材料 , 但由于钴价格昂贵以及LiCoO2 安全性的影响, 限制了其更大范的商业应用。为了克服LiCoO2 的这些缺点, 同时为适应新能源领域动力和储能电池产业的发展, 各国研究者都在致力于新型替代材料的研究 。

尖晶石结构LiMn2O4 具有比LiCoO2 更好的安全性, 而且价格低廉, 但比容量较低, 高温下由于锰的溶解而导致容量衰减较严重 ; 橄榄石结构LiFePO4 也是一种高安全性、低成本的正极材料, 具有极好的锂脱嵌可逆性及循环稳定性, 但该材料电导率较低、振实密度较低, 在制备过程中往往需要通过碳包覆 或金属掺杂 等途径来提高其导电性, 且需要一种或两种惰性保护气体, 制备工艺相对复杂, 同时由于其低温性能、能量体积比和一致性方面的性能缺陷限制了其更多的应用。

层状LiCoO2因其放电容量较高、循环性能好、有较高的充放电平台并且制备工艺较为简单而成为最早商业化的锂离子电池正极材料但是由于钴资源短缺,毒性大,当充电电压超过4.2V(vs Li/Li )时出现结构坍塌,导致实际容量只有理论容量的一半,所以研究者致力于寻找更好的材料来取代Li-CoO2。

层状LiNiO2虽然容量高,成本低,毒性小,但合成条件苛刻,并且在充放电过程中,该材料的结构和热力学性质不稳定,容量衰减快。LiNi1-xCoxO2综合了前二者的优点,首次放电容量高,循环性能好,价格较便宜,毒性较小,一直是锂离子电池正极材料的研究热点,但是它依然没能解决由于过充而引起的安全问题。

近年来,锂镍钴锰氧化物受到了研究者们的广泛关注,如LiNi1/3Co1/3M n1/3O2、LiCoyM nxNi1-x-yO2、LiNi0.5-xM n0.5-xCo2xO2等。虽然锰的掺入使放电容量略有降低,但该类材料的反应可逆性好,大电流放电能力强,有优异的循环稳定性和安全性能.

新型正极材料LiNi1/ 3 Co1/ 3Mn1/ 3 O2 , 它具有LiCoO2 一样的N aFeO2 层状结构, 但整体晶格能有所降低, 与其他组分材料相比, 结构更加稳定, 同时其振实密度和电导率较高, 形貌容易控制, 加工性能和电化学性能较好, 且只需要在空气氛围下合成,成为近几年来较受关注的锂离子正极材料。溶胶凝胶可以使多种过渡金属离子在原子或分子尺度上均匀混合, 并且合成的颗粒尺寸均匀而细小, 因此电化学性能有所提高。

溶胶凝胶法, 以柠檬酸为络合剂并加入一定量的乙醇用于稳定溶胶体系, 合成出了层状LiNi1/ 3 Co1/ 3Mn1/ 3O2 正极材料, 并研究其电化学性能。