硅酸盐基锂离子电池正极材料研究进展.pdf

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1、化学工程师ChemicalEngineer2012年第03期≤：~：lOO2—1124{2012)03—0027—03匀硅酸盐基锂离子电池蕊正极材料研究进展·邓超，孙岩虹，马丽，董哲，尚宇(哈尔滨师范大学化学化工学院。黑龙江哈尔滨150025)摘要：硅酸盐基材料是一种锂离子电池的新型电极材料。本文简单综述了硅酸盐基材料的结构、合成方法及改性方法，并且对该材料目前存在的问题与应用前景进行了分析和探讨。该材料的开发对于锂离子电池的发展具有积极的推动作用。关键词：锂离子电池；正极材料；硅酸盐基中图分类号：TM912．9文献标识码：AReviewsonthelithiumtra

2、nsitionmetalorthosiUcate髂cathodematerialforlithiumionbatteries’DENGCha0，SUNYan—hong，MALi，D0NGZhe，SHANGYu(CollegeofChemistryandChemicalEngineering，HartainNormalUmiversity，Harbin150025，China)Abstract：Theorthosilicate—base·lmaterialsisanovelelectrodemateria1．Thisreviewfocusesonthestructure，

3、synthesisandmodificationoftheorthosilicate—basedmaterials．Moreover．themainproblemandthefuturedevel—opmentofthismaterialisdiscussed．Fheresearchontllenovelmaterialsishelpfultodevelopthelithiumionbat—teries．Keywords：lithiumionbattery；cathodematerial；orthosilicate-based近些年来，随着工业的迅猛发展，人民生活水平的

4、提高，石油和煤等不可再生资源的大量消耗，1结构介绍环境也受到严重污染。能源的开发和利用已成为当硅酸盐基电极材料是由四面体阴离子结构单今世界的重要研究课题之一。锂离子：二次电池正是元构成。Tarte和Cahay~研究了硅酸研究材料的结在这一形势下发展起来的新型电源，它具有比能量构，他们的研究结果表明硅酸盐具有与磷酸锂具有高、使用寿命长、污染小和工作电压高等特点，目前相似的结构，内部的阳离子主要以四面体配位形式已经成为研究热点之一ll'。目前，商业化的锂离子存在。通过精确测量，得到了材料的晶体结构。图1电池正极材料主要有钻酸锂、镍酸锂、锰酸锂等过是硅酸铁锂的晶体结构示意图。

5、渡金属氧化物，它们存在资源匮乏、价恪昂贵、环境不友好、安全性差等缺点，限制了进一步应用。因b此，寻求价廉、安全、环境友好、比能量高的锂离子电池正极材料成为研究的重点。硅酸盐基材料是一种新型电极材料，它具有成本低廉、环保、安全性能好、结构稳定、电化学性能较好等特点，受到了研究者广泛的重视，成为最具发展潜力的锂离子电池正极材料之一【31。图1Li2FeSiO,三维晶体结构示意图Fig．1Structureof3Dcrystal由图l可见，硅酸铁锂可以认为是硅铁氧四面收稿日期：2012一Ol—l6基金项目：黑龙江省普通高等学校青年学术骨干支持计划项目(1155体层沿着ac面无

6、限展开，与锂氧四面体沿着b轴相G28)的资助连。每一个硅氧四面体的四个角与相邻的四个铁氧作者简介：邓超，副教授，研究方向：电化学。四面体通过共点的形式相互连接。另外，每个铁氧邓超等：硅酸盐基锂离子电池正极材料研究进展2012年第3期四面体也与相邻的四个硅氧四面体通过共点的形material式相互连接。通过这种相互连接的形式就构成了一液相法通常是指在水溶液中制备形33成33材32料22的之221面1ll8642O8642O8642种三位的网络结构。Li主要出于这种三维网络结构前驱体，然后通过一定温度的煅烧形成目标产物。的孔隙处。锂氧四面体处于两个硅氧四面体和铁氧液相法的优

7、点是合成材料均匀，颗粒小。因此，液相四面体层之间，通过共点的形式相连。锂原子可以法是合成硅酸盐基材料的重要方法。通过空穴位置沿a轴进行迁移完成脱嵌过程。Dominkor嗵过改进的溶胶凝胶法合成了具有正交结构的硅酸锰锂电极材料，在小电流下首次访2合成方法电容量实现了每个化学式0．6个锂的可逆嵌入，显著提高了材料的电化学性能。厦门大学l畅勇教授目前，硅酸盐基材料的合成方法主要分为固相课题组也报道了通过液相合成方法制备出具有较法和液相法，以下就这两种方法分别作以简要介绍。高电极性能的硅酸盐基材料。图3是他们所合成的固相法是将所有材料通过固相研磨