锂离子电池正极材料LiFePO4掺杂改性研究进展

锂离子电池

锂离子电池正极材料 LF P 4杂改性研究进展 ie O掺张胜利，杨胜杰，宋延华，李维 (州轻工业学院材料与化学工程学院，南郑州 4 00 郑河 5 0 2)摘要：榄石型 LF P 近年发展起来的一种锂离子电池正极材料，是 LF P 电子电导率极低。 i扩散速度橄 ie O是但 ie O的 L 慢，制了其实用化。中一种很有效的方法就是在 LF P 晶格中掺杂金属离子，其产生晶格缺陷，进 L+限其 ie O的使促 I扩

散，改善晶体内部的导电性能。综述了 LF P ie O近几年离子在 L( ) i M14￣关键词：ie O;杂；极材料；离子电池 LF P掺正锂

F ( )掺杂的研究进展。 eM2 t '#

中图分类号： M 9 29 T 1 .

文献标识码： A

文章编号：0 2 0 7X 2 1 )3 0 9 - 4 1 0— 8 (0 00 - 2 9 0

Re e r hp o r s fi n d pe ah d ae il F P04 o t im s a c r g e so — o d c t o em trasLi e o rl h u f i i n b te i s o atreZ A h n—, NG S eg, O a—u, I i H NG S egl YA h n@e S NG Y nh a L i We( ol e f t iln hmiaE gn eig Z eg h uU ies o Lg tn ut, hn z o He a 5 02 C ia C l g Mae a dC e cl n ier, h nz o nv r e o r a n f i Ids y Z eg b u n n4 00, hn) h r

Ab t c: Ol i e t p i e sr t a i n e L F PO4s a n w id o a h d t r l o t i m o a e i s Bu s v r o r l c r nc v y e k n f t o e ma e i rlh u in b k r . i c af i e t t e y p o e to i i e

c n u t i n iu in o i a i t d i p l ain I w s i i t d ta o t lo o e n LF P o d c i t a d df so f h s l e sa p c t . t a n c e h t me mea in d p d i ie 04 vy L mi t i o d a s c u d i r v t

e or a c,a d e h n e t e d f s o fL n o d c i i r s a . e r s a r g e s i o l mp o e i p# m n e n n a c h i u i n o ia d c n u t t of y t 1 Th e e￣h p o r s n s f vy ct e L st n e st o e a h d t i l i eP f r i i n b k r s wa e i we h i i a d F i d p d c t o e ma er s L F O4 - o a e i s r v e d. e e a o L e

K y wor s L F Po4 d p n c t o e ma e i l lh u in b k r e d: ie: o ig; a h d t r; i i m a e a t o y

在已经实现 T业化的锂离子电池正极材料之中， io LC O对环境有污染，格昂贵，充电不安全，大地限制了其今后价过极的发展Ⅲ;状 LNi:备 T艺复杂，稳定性差，在大电层 iO制热且流放电时容量衰减严重，制约了它的工业化 ;尖晶石型

电化学性能的影响。采用 x射线衍射光谱法 ( R和扫描电 X D)子显微镜法 ( E )样品的结构、貌进行了表征， SM对形通过电化学技术对其电化学性能进行了研究。果表明，量的 Mg结少

掺杂未改变产物结构，有效降低了 LFP ie O电荷转移过程中的阻抗，服了电极过程中的动力学限制。 01克在 . C放电时，杂 掺 LF P 未掺杂 LFP 初始放电比容量分别为 16、 ie O与 ie O的 3 . 9

LMn 论比容量较低 (4 Ahg,环稳定性较差， i 理 O 18m/)循尤其是高温情况下容量衰减严重；以上材料种种缺陷制约了其在电动车辆领域的应用。橄榄石型 LF P ie O以其高倍率性、高比能量、高循环特性、高安全性、低成本、环保等优点而备受人们的关注[]但纯相的 LF P 电导率和锂离子扩散速率 6。 - 9 ie O的均比较低，实密度小，振限制了其实用性】。为此人们对 LF— i e

1 1 Ahg 1. m/,经 5 8 0周循环后，比容量分别为 1 5、39 3. 8. 6 mA/; hg与未掺杂的 LF P 比， Mg的 LF P i O相 e

掺 ie O具有更为优良的循环性能。

胡成林等人 l采用固相法合成了 LJ F P 4一 1 2】 i M& e 0 (一00 5 00、.2 00 ) .、.100、.3。通过 XR分析及电化学测试，究了 0 D研

P 行了体相掺杂改性研究。杂改性主要针对 LFP O进掺 ie O的

L( ) i M1位和 F ( ) eM2位两个金属位。高价金属离子掺杂造成了LF P晶格中 L或 F ie O i e的缺陷，从而在 F O e次层形成

Mg掺杂对材料的结构和电化学性能的影响。研究表明，掺人少量的 Mg,以减小晶胞体积，高 LF P 2可+提 ie O的循环性能和比容量。当 Mg的掺入量摩尔分数为 2%时，以 01C放电， . L。 g0 e O的放电比容量最大为 13 i o FP 2 2 . mAhg 6/。

F2F共存的混合价态结构，有效地提高了 LF P 4电化 e/e+ ie 0的学性能。本文论述了近年 LF P 杂进展情况。 ie O掺

1 Mg掺杂对 LF P结构及电化学 ie O4性能的影响唐致远等人…以 Mg C为掺杂源，用固相反应法在惰] A 采

张培新等人[用化学沉淀法制备了 L。x e O (= 1 3 1 i MgF P 一 x0o、.、.5 00、.0 02 )用电化学方法测量了其电化 .0 00 0、. 01、., 2 0 7 0

学性能，用 X D和里特沃尔特方法表征了样品的晶体结构。 R结果表明，杂的镁离子占据 LF P L的位置，离子掺 掺 ie O中 j镁

性气氛下合成了掺 Mg的 LFP考察了 Mg ie O,”对样品物理及收稿日期：0 9 0— 0 2 0— 9

杂后晶体中原子间距和位置都发生变化，晶胞收缩；少量镁离子掺杂有效地提高 LF P的比容量和循环性能，其中 ieO L M F P 有更好的电化学性能，放电比容量高出 eO具 LF P 4 2 ie O约 0 mAhg/,镁离子掺杂提高了 LF P F 3F 2 ie O中 e/e++共存态的浓度，使材料具有更好的导电能力。

作者简介：张胜利 ( 9 6 )女。 1 5一，江苏省人，教授，主要研究方向为电化学。Bo rp y Z AN S e g l1 5~ )fmae p

oe s r iga h: H G h n—i 9 6,e l, rfs o. (联系人：胜杰杨

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锂离子电池

Mg掺杂后的样品与未掺杂样品相比，品格参数和晶胞体

高的原因可能是材料处于荷锂状态时， i掺人形成的锂空位 Nz 与镍取代有利于提高锂离子在晶体中的扩散速率以及材料的电子导电能力；材料处于缺锂状态时， i N掺入使得材料形成了 F+ e存的状态， …… 此处隐藏：13795字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……