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正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一，也是目前商业化锂离子电池中主要的锂离子来源，其性能和价格对锂离子电池的影响较大。
目前研制成功并得到应用的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂（NCM）和镍钴铝酸锂（NCA）等。
钴酸锂是代商业化正极材料，在几十年的发展中逐渐改性和提高，可以认为是成熟的锂离子电池正极材料。
钴酸锂具有放电平台高、比容量较高、循环性能好、合成工艺简单等优点。但该材料中含有毒性较大的钴元素，且价格较高，制作大型动力电池时安全性难以。
钴酸锂仍是小型锂电池的佳选择。目前在3C电子电池中，大多数仍使用钴酸锂而并非比容量更高的三元材料，原因是钴酸锂材料的压实密度大于三元材料，即单位体积内能容纳的钴酸锂量更多。在更为重视体积密度的小型电池中，钴酸锂占有着一席之地。
钴酸锂理论容量高，但实际容量却只有理论的一半。原因是在充电过程中锂离子要从钴酸锂材料中脱出，但脱出量小于50%时，材料的形态和晶型可以保持稳定。
随着锂离子脱出量增大至50%时，钴酸锂材料将发生相变，如果此时继续充电，钴将溶解在电解液中并产生氧气，严重影响电池循环稳定性和安全性能，因此一般的钴酸锂充电截止电压为4.2V。
当电压4.6V时材料相变就难以控制，主要体现为：1.相变动力学变差，导致内阻在高电位下增加；2.结构巨变，O3结构消失；3.晶胞参数剧烈膨胀收缩；4.滑移相变不完全可逆造成容量电压衰减。晶胞参数巨变的宏观表现使材料颗粒体积膨胀及收缩，同时颗粒的变化又导致电极材料发生改变引起电芯衰减。
为解决高电压钴酸锂应用需对高压区间相变过程进行设计与调控增强循环可逆性。对于商业应用的电芯来说，除了考虑电芯的膨胀率意外还应考虑到高膨胀系数对电极涂覆材料、材料抗拉伸强度、电芯封装材料都提出了更高的要求。
