锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展

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1、锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展本文由hnzzwxf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。第３第２期　０卷２１４月００年　山西化工　Ｖｏ．０Ｎ．　１３　ｏ２Ａｐ．２０ｒ０１　ＳＨＡＮ　ＨＥＭＩＬＩＸＩＣＣＡ　ＮＤＵＴＲＳＹ　篝　　囊锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展　田野，员娟宁　　　（太原理工大学化学化工学院，山西太原００２）３０４　摘要：介绍了橄榄石型ＬｅＯ正极材料的优缺点和造成ＨｅＯ导电率和锂离子迁移率低的原　ｉＰ４ＦＦＰ　因，讨论了近年来各种制备ＬＦＰ　ｉｅＯ的方法以及改性研究，并对今后的发展方向作出了展望。　关键词

2、：锂离子电池；正极材料；改性研究；磷酸铁锂　中图分类号：Ｑ５；Ｍ９１Ｔ１２Ｔ１　文献标识码：　Ａ文章编号：０４７５（０００－２－　１０－０２１）２０００００７引　言　锂离子电池是２纪７Ｏ世０年代发展起来的一种　新型电池，它具有高放电电压、无记忆效应、能量密　构的ＬＦＰ。它具有优良的电化学性能，论比容　ｉｅＯ，理量为１０ｍｈｇ对锂平台电压为３４Ｖ成本低廉，７　Ａ／，．　，　环境友好，循环寿命长，高温下安全性好，兼顾了Ｉ　Ｊｉ．ＣＯ、ｉｉ　ＬＶ　材料的主要优点，为锂离子　ｏ：ＬＮＯ、ｉＯ作电池的正极材料较好地解决了成本、环境、全问　安题，到了人们的广泛关注。ＬＦＰ　的出现被认　受ｉｅ

3、Ｏ为是“离子电池一个新时代到来”的标志。锂　度高和优良的循环性等优点，被广泛应用于手机、数　码相机、笔记本电脑、电子仪表等便携式电子产品。　目前，商用锂离子电池的比容量小、比功率低，限制　了其在大功率用电设备（电动工具、电动汽车等）　中的应用。由于锂离子电池中负极材料的比容量和性　能远高于正极材料，目故前较多的研究工作主要集　中提高正极材料的比容量和充、放电速率上。　迄今为止，比较成熟的正极材料主要有层状结　构的ＬＣＯ、ＬＮＯ、ＬＶ２和尖晶石结构的　ｉｏ２ｉｉ２ｉＯ１ＬＦＰ　的结构及充、电机理　　ｉｅＯ放ＬＦＰ　于橄榄石型结构，ｉｅＯ属正交晶系，间群　空为Ｐｍ　。在ＬＦＰ　晶胞中

4、，ｎａＪｉｅＯ１个Ｐ原子和２个　Ｆ原子共用１Ｏ原子，弱了Ｆ—Ｏ键的强度，ｅ个减ｅ　降低了Ｆ¨／ｅｅＦ　氧化还原电对的费米能级，提高　ＬＭ：　ｉｏ：ｉｎ０。ＬＣＯ是最早商业化的锂离子电池正极　材料，其理论比容量高（７　Ａ／）开路电压大、２４ｍｈｇ、　电化学性能稳定，缺点是资源短缺、价格昂贵且有　毒、高温会发生爆炸；ｉｉ２比容量大（７　Ａ／）　ＬＮＯ２５ｍｈｇ、价格便宜，点是制备工艺复杂、稳定性差；缺热　了开路电压【。另外，；具有较强的Ｐ３】Ｐ一Ｏ—Ｏ共价　键，不易生成氧气，提高了ＬｅＯ晶体的稳定性。ｉＰ　Ｆ　不过，晶体中的Ｏ原子以稍微扭曲的六方紧密堆积　方式排列，　ｕ的通道有限，使

5、得室温下“在通道　　中的迁移速率较小。在充电过程中，ｉＰ　中的　ＬｅＯＦＬｎ０的资源丰富、ｉ：　Ｍ价格便宜、毒，无但其比容量　Ｌ迁出，为ＦＰ　ｉ　变ｅＯ。放电时，相反。ＬｅＯ　则ｉＰ。Ｆ充、电过程中结构变化如第２页图１放ｌ所示。Ｌｉ　的脱嵌过程一般可表示为式（）２。１和（）　充电：　较低（４　Ａ／）高温下容量衰减快、１８ｍｈｇ，寿命差…。　１９９７年，美国的Ｐｄｉａｈ等　首次报道了橄榄石型结　收稿日期：０００－　２１－１３９基金项目：国家自然科学基金资助（０７０８　２６６８）ＬｅＯ一Ｕ　—　ＦＰ４（－）ＦＰ４（）ｉＰ￣　　一ｅ—ＦｅＯ＋１ｘＨｅ０１　放电：　作者简介：野，，８年出

6、生，田男１３９太原理工大学在读硕士研究生，　从事电化学研究工作。　ＦＰ４ｘｉ　ｅ—＿ＬＦＰ４１　）ｅＯ（）ｅＯ＋Ｌ　＋——　ｉＯ＋（一ＦＰ４２　’ｅ２１００年４月　田　野等。锂离子电池正极材料磷酸铁锂的研究进展　２１?　是限制其应用的主要因素。因此，ＬＦＰ　的改　对ｉｅＯ图１ＬＦＰ　、电时晶体结构变化示意图　　ｉｅＯ充放圜　兰性研究也主要集中在这几个方面。　２ＬＦＰ　料的制备　　ｉｅＯ材ＬｅＯ及其复合物的制备方法很多，ｉＰ　Ｆ大致分　为固相合成法和液相合成法２类　。Ｊ　２１固相合成法　．　为了理解ＬＦＰ　随循环次数增加容量减小的　ｉｅＯ现象，人们对锂离子脱嵌机理进行了研究，出了提

7、　２种模型，即马赛克模型和辐射模型。　１ｎｅｓ　　）ＡｄｒｏＡＳ等　提出了马赛克模型（ｏｓｎｍ—　ｓｉｍｄ１。该模型认为，ａ　ｏｅ）ｃ脱嵌过程是Ｌ在Ｌｅｉ　ｉ—Ｆ　Ｐ　ＦＰ　两相的界面嵌入、出。充电时，Ｏ／ｅＯ脱在　ＬＦＰ　区内的多个点位随机地出现Ｌ　脱出。ｉｅＯ相ｉ　随着充电的进行，ｉ断地脱出，成的多个Ｆ．Ｌ　不生ｅ　固相法分为高温固相合成法、机械一化学法和微　波烧结法等。　２１１高温固相合成法　．．高温固相合成法一般以草酸亚铁、磷酸氢二铵、　碳酸锂或醋酸锂等为原料，ＬｅＯ分子