锂离子电池正极材料lifepo_4的进展.pdfVIP

周运鸿：男，1940年4月生于湖北宜昌。武汉大学教授，博士生导师。1963年毕 日本位贺大学合作研究“锂离子电池”争讲学。1r经主持圈家自然科学重点基金、面 上基金项目、国家科委攻关项目及重大基础研究项目及重点项目等，1963年以来研 究领域为：新型高比能化学电源研究；燃料电池及电催化研究。It先后获得国家自然 科学三等奖、国家教委耕．技进步二等奖、湖北省科技进步三等莫。在国内外学术刊物 及国际和全国性学术会议上发表论文近200篇，获国家发明专利8项。 本文其他作者单位为武汉大学化学与分子科学学院。 Fe 锂离子电池正极材料LiP04的进展 周运鸿，陈 军，郭向峰，詹 晖 近二十年来，便携式电子产品日益 进等方面作了大量卓有成效的工作，由 密堆积排列，轻微形变。由于所有的氧离 普及以及电动工具、电动汽车技术的迅 于这些材料本身的性能缺陷阻碍了它们 子都通过很强的共价键与P”结合形成 速发展，对高比能、高比功率及高安全的 在商品化锂离子电池中的广泛应用。如 稳定的(P04)3_多阴离子团，因此晶格中 的氧不易丢失，这也决定了LiFePO。结 电源需求更加迫切，这极大地推动了高 层状的LiNiO：虽然具有较高的嵌锂容 比能电池的研究和开发。目前市场上占 量(160～200 构稳定的特征。八面体结构的FeO。在晶 mAh／g)，但制备十分困难、循 主导地位的二次电池体系主要是锂离子 环稳定性及安全性差；廉价的尖晶石 体的bc面上相互连接，在b轴方向上八 电池、氢镍电池、镉镍电池和铅酸电池。 LiMn：O。材料低温及倍率放电性能好，但面体结构的LiO。相互连接成链状结构。 其中，锂离子电池市场正在逐渐扩大，冲 比容量偏低(仅100～120 一个FeO。八面体分别与一个PO。四面 mAb_／g)，且循环 体和两个LiO。八面体共边，同时，一个 击着其它二次电池的市场，并已经在移 性较差㈣；层状LiMn02也具有200 动通讯电池市场上居于主导地位，其应 mAh／g以上的高比容量，但因循环过程P04四面体还和两个Li06八面体共边。 用范围还逐渐扩展到各种动力设备，如： 中易发生向尖晶石结构转化的相变，导致 LiFePO。和FePO。的晶体结构见图1。 循环性差旧。采用掺杂的方式可在一定程 LiFePO。的主要优点是结构稳定、热 便携式电动工具、电动汽车(Ev、PHEV 和HEV)及航天领域。从目前的市场预期度上改善上述材料的性能州。如掺杂Co 稳定性好、安全性能高、比容量较高、环 分析，锂离子电池的销售在一段时间内 可提高LiNiO：的倍率放电能力及结构稳境友好、价格低廉畔-1；其理论比容量为 170 将维持直线上升的趋势，而从纯技术角 定性㈣；掺杂cr、Al等金属元素可显著改 mAh／g，实际比容量可达150～160 度来看，锂离子电池将在未来相当长的 善尖晶石LiMn：O。的循环性能等[11-14]，以 mAh／g。存在的主要问题是：由于没有连 时间内，以其高比能优势引领二次电池 续的FeO。共边八面体网络，而八面体之 及层状的复合氧化物材料Li[Li旷2,v3Ni， 发展。