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·24· 明 博等锂离子电池正极材料进展 综述 锂离子电池正极材料进展 明 博韩虹羽 (浙江凯圣氟化学有限公司，浙江衢州324004) 摘要介绍了锂离子电池的发展阶段、工作原理及特点，叙述了锂电池已商业化正极材料 钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂的特性、合成方法及其优缺点，纳米技术锂离子电池正极材料应 用及其合成方法。认为应根据现有正极材料出现的问题，通过掺杂、包覆、加入辅助荆和表 面修饰改性等方法减低成本，利用纳米材料的优点和微米材料优良的稳定性和容易制备 的优点合成纳微分层结构的材料解决纳米材料的低热力学稳定性、团聚及与电解液发生 副反应等问题；可以尝试着探索新的方法合成纳米级颗粒，并将最优的方法应用于新材料 和经典电极材料的制备．从而充分发挥纳米级材料的尺寸效应和表面效应，改善电极材料 的电化学活性，有助于推进纳米正极材料的工业化进程。 关键词锂离子电池；电池正极材料；钴酸锂；锰酸锂；磷酸铁锂；纳米材料；进展 文献标识码A DOI 中图分类号TQl31．1+1 10．3969／j．issn．1006—6829．2012．04．009 1990年13本Sony公司研制出锂离子电池并于 1991年实现商品化，在随后的10余年中，其商业化正极的摇椅式电池。与金属锂为负极的锂二次电池 进程取得了突飞猛进的发展。作为新能源电池，锂离 相比，这些电池的安全性和循环性能大大提高。但由 子电池因其卓越的高性能价格比，其应用前景被十 分看好。目前为止，锂离子电池不但已经在笔记本、 (0．7～2．0V，“／Li+)，因此未能实际应用。 移动电话、摄录机、武器装备等移动电子终端设备领 域占据了主导地位．而且在国内外正竞相开发的电 动汽车、航天和储能等领域也崭露头角，尤其是大容 既克服了锂二次电池循环寿命低、安全性差的缺点， 量锂离子二次电池成为研究的热点{卜3l。 又较好地保持了锂二次电池高电压、高比能量的优 锂离子电池的发展经过了锂电池和锂离子电池 点。由此，二次锂离子电池在全世界范围内掀起了研 阶段。锂电池一般指锂一次电池和锂二次电池，这种 究开发热潮，并取得了较大的进展14t。在国内锂离子二 次电池开发也将是我国新能源汽车产业发展的关键。 电池的负极是金属锂，正极用MnO：、SnCI：、SO：、(CFx)。 等材料。其中，锂一次电池的研究始于20世纪50年 2012年4月国务院讨论通过节能与新能源汽 代，20世纪70年代进入实用化：锂二次电池是以金车产业发展规划。明确了今后电动汽车的发展目标， 属锂作为电池负极的二次电池体系，在反复充放电 争取到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车 过程中锂离子易沉积在金属锂负极的表面形成锂枝 累计产销量达到50万辆，到2020年超过500万辆。 晶，当枝晶发展到一定程度时，一方面会发生折断， 而锂离子电池成为车用动力电池的主要发展方向， 产生“死锂”，造成锂的不可逆；另一方面更严重的 2012年4月科技部发布的《电动汽车科技发展“十 是，枝晶穿过隔膜，将正极与负极连接起来，结果产 二五”专项规划》指出“以锂离子动力电池为重点的 生大电流，生成大量的热，使电池着火，甚至发生爆 车用电池产业竞争能力等方面处于国际先进水平”。 炸，从而引起严重的安全问题[21。 由此，可以预见锂离子电池将是我国新能源战略的 由于锂二次电池存在无法克服的缺点．因此锂 一个重要组成部分。对锂离子电池的发展现状和前 二次电池最终被锂离子电池取代。19