锂离子电池正极材料研究进展--陈立泉、王兆翔

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1、锂离子电池正极材料研究进展--陈立泉、王兆翔本文由tiger4777贡献pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。维普资讯http://www.cqvip.com锂离子电池正极材料研究进展王兆翔王。陈立泉陈立泉男中国工程，，兆翔，男中国科学，，院物理研究所研究员博士生导师一院院士，中国科学院物理研，。自1994年以来究所研究员清洁能源中心主任。直从。事固态离子学研年在物理所获得。1976年去德国马普协，究1998会固体所进修合作研究固体锂电池电解质1978年回。博士学位200

2、0随后赴日本英、国和美国做博士后研究。国后继续从事固体离子学及工年。7月回物理所工作其在能源中的应用研究作曾主持并承担中科院，“至今发表研究论文100出版2部英文专著。余篇和4，和国家863目前主要从，”计划锂究工，二次部中文专著曾获关。电池专题的研作为其，s国科学情报研究所0【D国际经典引文奖事二次电后我1i!t~离子电池的研究开发和目前产业化群体的形成在知、池与燃料电池等相关新能源材料的基础与应用研究负责多项识技术和人才方面都奠定了基础、。曾荣获国家自然科学等奖一国家目。“973”计划国家、“863”计划和国家自

3、然科学基金研究项和国家有突出贡献中青年专家称号目前主要研究方向包括纳米。离子学和新能源材料及其应用正极材料是锂离子电池的关键材料之，一。。在简要介绍几、八面体通过共面与共边相互联结，形成锂离子能够扩散的三10。。～种正极材料的基本性质之后本文将从理论模拟材料合成和表面改性三方面介绍近年来本实验室在锂离子电池正极材料方面的研究进展。维通道"。锂离子在尖晶石中的化学扩散系数在。10。。m／s之间LiMn20m。理论比容量为148mAteg，可逆比容量能够达到。140Ah／g。锂离子在尖晶石0

4、过A(7一Pt分为四个阶段：在<01．时B．，L．嵌入+到单相。MnO：)，对于目前的锂离子电池来说。，，正极材料是锂离子的唯一一『；在011．1)两相共存区对或主要提供者由于这个原因锂离子电池正极材料的种类比负极材料的种类少得多。廊充放电曲线的高压平台(约415V)；x05．时随着，，Lr的目前锂离子电池使用的正极材料i：=，逊一步嵌入便会形成新相．C(LiMn：O。)和B～相共存对应于充，要是锂过渡金属氧化物LiNi02、包括六方层状结构的OLiCoO：放电曲线的低压平

5、台(4、0339v)．。在4V区，该材料具有较以嵌入到LiMn02和LiNiI。，一FMn，0I(0≤墨．≤1，，，x+y≤1)，尖好的结构稳定性。如果放电电压继续降低16cLi十可还晶石结构的的LiFePO。。LiMn20以及聚阴离子类正极材料如橄榄石结构尖晶石空的八面体30V,位置形成，Li：Mn：。，O这个反应发生在，左右e。当Li+在3V电压区嵌入／脱出时由于Mn”的LiCoO：是最早发现也是目前研究得最深入的锂离子电274mJahnT—ller效应引起尖晶石结构由立方对称向四方对称转。池正极材料在150m。

6、LiCoO：的理论比容量为．Ah／g，实际比容量变材料的循环性能恶化，因此LiM，n：。O的放电截止电压在Ah／g。左右(充电到42v；本文所指电位全部为对金、30V以上．。属锂的电位)LiCoO：具有电化学性能稳定。易于合成等优点橄榄石结构，LiMPO。(Mou=Fe，Ni，Mn，Co)的研究工作开始，是目前商品锂离子电池的主要正极材料具有理想层状的0[-高温制备的，LiCoO：于1997年GoodenLiFePO。。LiFegh等人的开创性工作其代表材料为，NaFeO：型结构1406．，属于六方晶系R3m空间PO

7、。具有稍微扭曲的六，方密堆积结构属于正交LiFePO。nm，群；a=0282．nm，c=nnl。氧原子以ABCABC方式立方。晶系，Pmnb空间群每个单胞含有四个单位的a=。密堆积排列在LiCoO：，Lj’和Cos交替占据层间的八面体位置’Li。’离子’LiFePO。060105．的晶胞参数为nln。046922．nln，b=103324．c：中的室温扩散系数在Li，CoO：中的一10。‘～10。。m2／s之间Li的由于在具有橄榄石结构的磷酸盐体系中所有的，扩散活化能与，xx密切相关在不同的充放电态。。氧离子都通过很

8、强的共价键与，P”构成稳定的(P04)3聚阴离一下其扩散系数可以变化几个数量级LiMnzO。子基团因此晶格中的氧不易丢失这使得该材料具有很好的，具有尖晶石结构属于，，Fd3m，空间群氧原子呈，一安全性。与其它正极材料相比，，Li’在。。LiFePO。emZ中的化学扩散LiFePO。。立方密堆积排列，位于晶胞的32e位置锰占据a半八面体系数较低约