锂离子电池正极材料的研究现状和展望

极活性物利用率 和快速充放 电性 能的提高 ； 引入

过量 的锂 ， 可增 加 电极 的可逆 容量 。

１ ２ 氧化镍锂 ．

ＬＭｎ ２ ｉ Ｏ 存在多种结 构形式 ， 中单斜 晶系 的 其

ｍ ＬＭｎ ｚ —ｉ Ｏ 和正交 晶系的 ｏＬＭｎ ｚ －ｉ Ｏ 具有层状材料 结构特征 ， 并具有 比较优 良的电化学性能。对 于层 状结构 ＬＭｎ ２ ｉ Ｏ 而言， 理想的层状化合物 的电化学 行为要 比中间型的材料好得多。因此如何制备稳定 的 ＬＭｎ ２ ｉ Ｏ 层状结构 ， 并使 之具 有上千次 的循环寿 命而不向尖晶石结构转变是急需解决 的问题 。

１． Ｌｉ ＰＯ４ ４ Ｆｅ

ＬＦ． ４ ｉｅＯ 具备 橄 榄 石 晶 体结 构 ， Ｐ 理论 容 量 为

ＬＮ Ｏ ｉｉ２也 是 层 状 结 构［ ］ 其 理 论 容 量 与 １， １ ＬＣ ￣ 接近 ， ２ ５ Ａ ?＿ ， ｉ ｏ 为 ７ ｈ ｇ 。 ｍ 实际容量 已达到 １０ ９ ２０ｍ ｈ ｇ 。而且价格便宜 ， １ Ａ ? ＿ ， 储量多 ， 自放 电率 低， 对环境无污染。但也存在着一些缺点， 如难合成

－

１０ｍ ｈ ｇ 。 ７ Ａ － ＿， 有相对 于锂金属负极 的稳定放电平 台 ３４Ｖ， ． 是近期研究的重点替代材料之一 ， 与同类

电极材料相 比， 具有原料资源丰 富， 价格便宜 ， 无吸

湿性 ， 无毒 ， 环境友好 ， 热稳定性好 ， 安全性 高等优 点 ［］ １ 。它在充 电状 态 的稳 定 性 超 过 了层 状 的过 渡 ８

金属氧化物 ， 这些优点使得它特别适用于动力电池 材料。 目 前存在的问题是低电导率及由此而产生的 可逆容 量 的 问题 。

计量 比产 物 ， 环容 量 衰退 较 快 ， 稳 定性 较 差 循 热 等ｕ ｌ ， ２ 这就是 ＬＮ Ｏ 前 还没有在商业锂离 子电 ｉｉ２目

池 中得 到 广泛应 用 的 主要原 因。

为了解决 ＬＮ Ｏ 存在 的问题 ， ｉｉ２ 许多研究者进行 了广泛的探索并提 出了一系列解决问题 的办法 ， 这

些解 决 办 法 可 以归 结 为 ２类 ： 是优 化 合 成 条 一 件［ ］二是对 ＬＮｉ２ １， ３ ｉ Ｏ 进行掺杂改性［－５。在优化 １１ ４ ］

目前人们主要采用 固相法制备 ＬＦ＿ ４ ｉｅＯ 粉体 ， Ｐ 除此之外 ， 还有溶胶． 凝胶 、 水热法等软化学方法 ， 这

些方法都能得到颗粒细、 纯度高的 ＬＦ Ｐ ４ ｉｅＯ 粉体。 ． 改善 ＬＦＰ ４ ｉｅＯ 性能 的方 法 有 ： 杂金 属粉末 掺

合成条件方面比较有效的办法 是 ： ①在流动氧气 中 合成 ； ②采用低温合成工艺 ； ③在原料 中添加过量的 锂； ④采用预氧化技术将二价镍氧化成三价或直接 用三价镍做原料。但是仅靠优化合成条件不能从根 本上解决 ＬＮＯ 循环性能差和热稳定性差的问题 。 ｉ ｉａ 利用掺杂改性的方法 ， 常用 的掺杂金属有 Ｃ 、 、 ｏ Ｍｎ Ｔ 、 和碱土金属 Ｍｇ Ｃ 、 ｒ ， ｉ 、 ａＳ 等 同时掺入 Ｃ 、 、 ０ （ 铜或银）掺杂金属离子［ －９， ， １ １ 高温状态下的电化 ８ ］

学循环等 ， 些方 法都 可 以提 高 ＬＦＰ ４的 电导 这 ｉ Ｏ ｅ 率， 增加可逆容量 。 １ ５ 钒 的 氧化物 ． 锂钒氧化物以其高容量 、 低成本、 无污染等优点 成为最具有发展前途的锂离子正极材料 。由于钒的

Ｍｎ Ｍｇ ， 、 等 有利于提高综合性能 ， ＬＮＯ 改性的 是 ｉ ｉｚ