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1、第16卷第4期化 学 进 展Vol.16No.42004年7月PROGRESSINCHEMISTRYJuly,2004锂离子电池正极材料LiMPO4的研究进展3倪江锋 苏光耀(湘潭大学化学学院 湘潭411105)3周恒辉 陈继涛(北京大学化学与分子工程学院 北京100871)摘 要 综述了近年来有关LiMPO4(M=Fe、Mn、Co、V)系列材料的合成与性能研究的进展,重点讨论了LiFePO4材料改性的最新研究成果,分析了该类材料今后可能的发展趋势。关键词 磷酸铁锂 橄榄石结构 正极材料 锂离子电池中图分类号:O646154;TM911文献标识码:A文
2、章编号:10052281X(2004)0420554207StudyofLiMPO4asCathodeMaterialforLithiumIonBatteries3NiJiangfengSuGuangyao(CollegeofChemistry,XiangtanUniversity,Xiangtan411105,China)3ZhouHenghuiChenJitao(CollegeofChemistryandMolecularEngineering,PekingUniversity,Beijing100871,China)AbstractAnewcat
3、hodematerialforLi2ionbattery,lithiumironphosphateisintroduced.Theresearchprogressofpreparation,modificationandpropertiesinLiFePO4isreviewedandtheotherLiMPO4(M=Mn、Co、V)cathodematerialsarebrieflydescribed.TheapplicationprospectsofLiMPO4arediscussed.Keywordslithiumironphosphate;oli
4、vinestructure;cathodematerials;lithiumionbattery 新能源的不断开发是人类社会可持续发展的重对LiCoO2安全的优势在大容量电池中发挥作用,但要基础。随着科技的进步,人们对可移动能源的需针对它的容量低及高温循环性能差的缺点一直未找求愈来愈强烈,特别是对纯电动交通工具的要求随到好的解决办法,故仍不能在实际电池中推广。因石油及环境危机的加剧而不断加强。目前能否突破此,从资源、环保及安全性能方面寻找锂离子电池的价廉、安全、环境友好、性能优异的二次化学电源技理想电极活性材料,仍是今后相当一段时间世界化术已是制约纯
5、电动交通工具发展的瓶颈。锂离子电学电源界的研究热点及发展纯电动交通工具的关[1—3]池自上世纪90年代初问世以来,因其高能量密度、键。良好的循环性能及荷电保持能力被认为是高容量大从资源和环境角度考虑,伴随着锂离子电池的功率电池的理想之选。目前,主要应用于锂离子电出现,铁系正极就一直是人们期待替代LiCoO2的备[4]池的正负极材料是嵌锂过渡金属氧化物和碳(石选材料。对层状的LiFeO2有许多深入的研究,但墨),前者主要使用层状LiCoO4+3++2,该材料已在小型电由于FePFe电对的Fermi能级与LiPLi的相隔太3+2++池中得到广泛应用,但除了
6、钴资源的制约因素外,其远,而FePFe电对又与LiPLi的相隔太近,同时,3++[5]过充不安全性决定了它不可能在大容量电池中得到Fe的离子半径与Li半径之比不符合结构要求,应用。人们期望尖晶石LiMn2O4能凭其价廉以及相所以,有实际应用意义的LiFeO2研究一直没有大的收稿:2003年5月,收修改稿:2003年7月3通讯联系人 e2mail:sugy@xtu.edu.cn©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第4期倪江锋等 锂离子电池正极材料LiMPO4的研究进
7、展·555·[6]进展。1997年Goodenough等首次报道具有橄榄石型结构的LiFePO4能可逆地嵌入和脱嵌锂离子,考虑到其无毒、对环境友好、原材料来源丰富、比容量高、循环性能好,认为将成为锂离子电池的理想正极材料;但因其导电性差,不适宜大电流充放电,无法实际应用,所以当时未受到重视。近两年来,随着对各种改善其导电性的方法研究的深入,该类材料的[7,8]导电性已达实用水平而受到人们极大的关注。[7]Thackeray认为LiFePO4的发现,标志着“锂离子电池一个新时代的到来”,预示着对该类材料的深入研[8]图1投影在LiFePO4[001]晶面
8、上的晶体结构图究及进一步改善将有望圆近百年电动车的梦想,为Fig.1Thecrystalstr
