磷酸铁锂正极材料的研究进展

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1、第37卷，第4期安徽化工Vol．37，No．4132011年8月ANHUICHEMICALINDUSTRYAug.2011磷酸铁锂正极材料的研究进展112顾秋月，辜晓芸，高文远（1.成都理工大学材料与化学化工学院，四川成都610059；2.化工部长沙设计研究院，湖南长沙410116）摘要：简要阐述了锂离子电池正极材料LiFePO4的结构、工作原理及其制备和改性方法，提出液相-固相合成法将成为其最有发展前途的制备方法，并对采用碳掺杂及包裹和金属掺杂等改性方法以提高LiFePO4电导率的性能进行了概述。关

2、键词：锂离子电池；磷酸铁锂；制备；改性doi：10.3969/j.issn.1008-553X.2011.04.005中图分类号：TQ131.1+1文献标识码：A文章编号：1008-553X（2011）04-0013-041前言密堆积方式排列，铁和锂分别与氧形成铁氧FeO6八面锂离子电池是二十世纪70年代后发展起来的一种体和锂氧LiO6八面体。磷原子处于氧原子四面体中心+新型电池，由Sony公司于1990年率先投入商业化。由位置，形成PO4四面体。充电时，Li从FeO6层间迁移出2+3+于锂离子电池具

3、有电压高、容量大、环境友好及循环寿来，经过电解质进入负极，Fe被氧化成为Fe，放电时命长、无记忆效应等优点，在实际应用中显示出无法替则相反。++e-代的巨大优势，广泛应用于移动电话、笔记本电脑和电充电时：LiFePO4—FePO4+Li++e-子设备、武器装备中。LiCoO2是最早研究的锂离子电池放电时：FePO4+Li—LiFePO4正极材料，但由于钴资源有限，具有价格较高，有毒等缺充放电反应在LiFePO4和FePO4之间进行，充电时点，极大限制了其推广应用；LiNiO2正极材料相对于钴LiFeP

4、O4中的锂离子脱出，形成FePO4，放电时则是锂离资源较丰富，价格低廉，无毒性，但其热稳定性差，放电子嵌入FePO4中，形成LiFePO4。由于LiFePO4和FePO4效率低，制备困难。LiMnO2是商业运用最为广泛的正极都属于Pnmb结构，且两者的晶格参数十分接近，这也材料，相对钴酸锂和镍酸锂正极材料，锰资源更为丰富，是LiFePO4正极材料循环性能较好的原因，LiFePO4和且具有制备容易，成本低廉和较高的安全性能等优点，FePO4的结构参数见表1。但锰易发生溶损，导致循环性能差，且比容量较低。

5、表1LiFePO和FePO的结构参数[1]441997年磷酸铁锂（LiFePOA.K.Padhi[1]4）材料被首次Table1LatticeparametersofLiFePO4andFePO4报导，该材料为橄榄石型磷酸盐类嵌锂材料［LiMPO4参数LiFePO4FePO4（M：Mn，Fe，Co，Ni］，具有较好的脱嵌锂功能和良好的电SpacegroupPnmbPnmb化学性能，充放电平台十分平稳，且充放电过程中结构a/nm0.6008（3）0.5972（1）b/nm1.0334（4）0.9821（

6、1）稳定。同时，该材料具有无毒，无污染，安全性能好，可在c/nm0.4693（1）0.4788（1）高温环境下使用，原材料来源广泛（Fe在地壳中含量丰Volume/nm30.291392（3）0.272357（1）富，丰度第四）等优点，成为目前电池界竞相开发研究的热点。2009年11月磷酸铁锂被国家高技术研究发展计LiFePO4正极材料的理论比容量是170mA·h/g，但划（863计划）新材料技术领域确定为重点研究项目。随实际比容量只能达到110mA·h/g。充电电流密度越大，着国家新能源政策的出台和

7、对新能源汽车项目的大力其比容量呈相反趋势，当电流密度减小时，又恢复到原扶持，高容量磷酸铁锂正极材料具有十分良好的市场开有的容量数值。通过实验研究发现，LiFePO4正极材料在发前景。充放电过程中锂离子的扩散受到了空间位阻，导致其电2磷酸铁锂的结构及充放电机理导率下降。研究表明，在橄榄石LiFePO4结构中，锂离子具有橄榄石结构的LiFePO4呈稍微扭曲的六方紧脱出后形成FePO4，无法形成对导电有利的过渡态，致收稿日期：2011-03-18作者简介：顾秋月（1986-），女，重庆永川人，硕士研究生，研

8、究方向：盐湖资源综合利用与新材料的研发，15928471153，guqiuyue325@126.com。14总第172期2011年第4期（第37卷）安徽化工[3]使LiFePO4材料电子传导率低。纳米亚结构的材料。唐志远等将Li3PO4、H3PO4和柠檬3磷酸铁锂的制备方法酸铁溶解在蒸馏水中，在60℃下搅拌1h，然后在相同温3.1高温固相法度下干燥24h，对产物进行充分研磨，在氩气保护下700℃焙烧1h，得到多孔单晶的LiFePO[4]高温固相法操作简单