锂离子电池正极材料磷酸铁锂的改性研究

锂离子电池正极材料磷酸铁锂的改性研究沈孟锋，李凝，付憧津，卢娜，王俊芳 (江师范大学工学院，江金华 3 10 )浙浙 2 0 4摘要：酸铁锂 (ie O )为新兴的一种 L+力电池正极材料，有安全性好、格低廉、环性能好、构稳定等其磷 L P作 F i动具价循结他锂离子材料无可比拟的优点，现代商业化锂离子电池首选的正极活性材料。述了 LF P 极材料的充放电机是综 ie O正理及提高 LF P ie O电化学性能的改性现状：面包覆、杂金属离子及纳米颗粒改性。最后指出利用纳米粒子效应，表掺合成纳米 LF P颗粒正极材料具有更深远的现实意义。 ie O 关键词：离子电池；酸铁锂；性；化学性能锂磷改电中图分类号：M 92 T 1文献标识码： A文章编号：0 2 0 7X 2 1 1 - 2 9 0 1 0— 8 (0 )0 1 9 - 3

M o i c to fl h u io h s h t fl h u i n b te y d f ai n o t i m r n p o p a eo t i m—o a tr i i ic t o em a e il ah d traS N Megf g L ig F h n-n L , NG Jnfn HE n— n, I n, U C o g i, UNa WA — g e N j u a( ol e f n ier g eagNoma nvri, ih a hjag3 1 0, hn) C lg E gneJ, j n r l iesy Jn u ei 2 04 C in e o n i U t Z n

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n c mme ca i i m- o a t r i t . Th h r e a d d s h r e h ie o n a t a h d t r i v al d r o r i llh u t in b t y fsl e r y e c a g n ic a g me h n s o i e c a im f L F P0 c t o e ma e i 1wa e iwe n t i t x, a d t e mo ic t n ic u i g s r c o t ah d t r s r v e d i hs e t a n h d f a i n ld n u f e c a, i o ado i g me a{ n n a o a t l s t mp o e t e e e t c e ia e f r n e o i eP r l o d s u s d. pn t I o s a d n n p rc e o i r v h lc r h m c I r ma c fL F O4we e as ic s e i o p o

Th r p a i n o a o p r c e L F P0 c t o e ma e i l s p it d o tb a o p r ce aci n e e t t ls, e p e ar t fn n— a t l i e o i ah d tr a wa o n e u y n n - a i l t t f cs a t o awi r a— e c i g p a t a i n f a c . t a mo e f r r a h n r c i I g ic n e h c s i

K y wo d: e r s附hu im—in b t r: i e O4 mo ic t n e e t c e ia e f r n e o a ty LF P e d f a i; lc r h m c I r ma c i o o p o

进入 2世纪，能源及环境污染已成为一个世界性的问 1

交晶系( , )高比容量(7 hg、 D P, 10mA/)平稳的放电平台(. 3 4 V . i )良好的循环稳定性和热稳定性以及价格低廉和 L—,儿i环境友好等优点。该材料低的电子电导率、但堆积密度小和低的锂离子迁移速率限制了它的倍率性能。因此改进其电导率和锂离子扩散率成为电化学界研究的重点。

题，最近几年原油价格不断上涨、以及原油泄漏、油罐爆炸等事故对整个生态环境的危害，更是进一步对一次能源的利用提出了更严格的挑战。随着汽车工业的发展，油的污染问题也 E汽 l 益突出。洁汽车的研

究在世界各国都开展得十分活跃，中，清其 锂动力电池汽车就是在此基础上迅速发展起来的。动力电池锂成为汽车发展的关键影响因素。锂电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极 材料、解质、电隔膜和正极材料等。其正极材料高的平台比容

1磷酸铁锂电池的充放电机理LF P 为正极材料的充放电作用机理与 LC O、 ie O作 io LNi i O的不同，其在充放电过程中，参与电化学反应的是LFP 4 F P 4相，应如下[: ie O和 e O两反 2 J 充电反应： ie O一 L X一 x eO+(一 ) ie O LF P x i一 e F P 1 xLF P

量和平台率则能为电池提供更稳定的工作电压和长时间的工作寿命。锂电池正极材料多以钴酸锂 (io 2、锰酸锂 LC O ) (i 2 4、钴酸锂 ( i￣o一 )镍钴锰酸锂 ( ii o . LMn0)镍 LNi p2、 C LN

放电反应： e O+ L e x ie O 1 )e O F P x i+x— LF P+(一xF P

Mn )磷酸铁锂( ie0 ) 、 LFP 4等材料研究较多，尤以磷酸铁但锂的特点而成为当前各国研究的重点。

充电时，i从 LF P L ie O中脱出，同时 F失去电子氧化 e为 F3 e;放电时，r嵌入 F P 同时 F得到电子还原为￣ L eO, e F 形成 L e O。L e, i P i的脱出嵌入过程发生在 LFP E eO F ie O F P 4

19 9 7年 Pd i『次报道的磷酸铁锂( ie O) ah等 1 1首 LF P 4是一类新型的锂离子电池用正极材料，具有橄榄石晶体结构，属于正收稿日期： 0 1 O— 4 2 1一3 2

相界面，因此其充放电曲线非常平坦，电位稳定。由于 l l mo的 LFP ieO可以脱去 1m l i因此有着较高的比容量， o L+,其理论容量为 10mA/,常适合用作电极材料。 7 hg非 文献[] 3在计算 F P LF P e O与 ie O的晶体参数后发现，二者均属于正交晶系(, 。当 LF P D P ie O转换成 F P 晶体 e O时，结构中晶胞的 ab轴略为缩小，轴略为伸长，, c变化较

小，因此

基金项目：江省新苗人才计划资助 (0 0 0 0 5浙 2 1 R4 4 3 1作者简介：孟锋 (9 O )男，江省人，科，要研究方向为沈 19~,浙本主机械制造、料工程等。材

联系人：凝博士李

LF P i O颗粒不易发生变形、破碎，具有较好的循环充放电性 e能。同时表明 LFP FP ieO和 eO的热稳定性也很好。 c el MaN i等人[ 4 1采用差示量热扫描 ( C DS )分析在相同条件下 LC O、 io, LN O、 i 24LC o n、i 3 o4 v和 LFP 4 7 ii 2 Mn、i o Ni LNiC 1 L 0 2 8￣￣ s Mn O2 ieO等 种材料的热稳定性，果发现 LFP 结 ieO的热稳定性明显优于其它材料。同时文献 …… 此处隐藏：16476字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……