锂离子电池正极材料磷酸钒锂的分析研究进展.docx
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锂离子电池正极材料磷酸钒锂的分析研究进展
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22?
7
材料导报
21年5月第2004卷专辑1 5
锂离子电池正极材料磷酸钒锂的研究进展
刘丽英 ,海燕 陈 炼。
翟玉春。
张,,
<广东工业大学材料与能源学院,州580;2迈科科技有限公司,莞530;1广106东280 3东北大学材料与冶金学院,阳100)沈104
摘要
磷酸钒锂是一种新型的锂离子电池正极材料,电化学性能受合成方法及工艺条件的影响。
介绍 其
了。
<04。
V P)的结构特点及充放电过程的电化学特征。
全面综述了采用固相反应法、溶胶一胶法及微波法 凝等制备磷酸钒锂的研究现状,比较了各种方法的利弊。
并
关键词 锂离子电池正极材料磷酸钒锂合成方法
ReerhPrgesi toeMaeil tim nduPhshaesac ors nCahd trasLihuVaaim opt
frLihi-o teyo tuinBatr m
LILyn ,ZANG ayn,CHEN a。
U iigHHia Lin,ZHAIYuhn cu。
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Ke r ywods
L-o atr,ahd tra,iV2P043snhtcmehd iinbteyctoemaeilL3<),ytei tos
0引言
磷酸钒锂<i P 。
是以磷酸根聚合阴离子为基础 L。
<o))V的正极材料,产生比较高的氧化还原电势,离子扩散 能够锂
通道大,有利于锂离子的脱嵌。
在2℃时,i<4。
的 3L3PO)V。
实际比能量比LCO:
1 ,io高O达到50?
/g5Whk。
尤其是在 低温<1℃),、2P4。
的比能量也能达到33?
一0时 ,<O)9W bk,/g高于LCOio2的35?
/gi<04。
的倍率性 1Whk。
L3P)V
和磷酸根四面体分享氧原子,每个金属钒原子被6个四面体
的磷原子包围,时四面体磷被4个钒八面体所包围,成 同形
了三维的网状结构,原子处于这个框架结构的孔穴里,锂1个 LV<0)结构单元中存在3个这样的四重晶体结构, 。
P4。
所 以共有12个锂原子的位置。
图1为L。
<O)的结构示 iv2P4。
意框图[,中标注了锂离子占位的近似面积。
Pn u1其]egF
等[的研究也给出了类似的结构。
由于磷酸根的加入替代 6
了氧离子,使化合物的三维结构发生变化,种三维结构允 这
能也优于钴酸锂。
另外其还具有热稳定性好、安全性高等优
点,成为制备高能量、功率密度锂离子电池的候选材料之 高
一n ]
。
许3oL 速或者快速地从单斜磷酸钒结构中可逆脱 o tli慢
出 。
但由于磷酸钒锂的三维结构使金属离子相隔较远,
L。
<04。
iP)具有较高的理论容量和能量密度,且放 V2而
降低了电子迁移率,导致电子导电率低Es目, ̄]前主要通过 -。
改进合成方法、化工艺条件及掺杂等途径解决磷酸钒锂存 优
在的问题,并取得了一定进展。
电电压稳定,比较理想的锂离子电池正极材料。
L 的脱 是i嵌程度随充放电电压范围的不同而改变。
当充电终止电压 小于43时,.V只有2oL mli脱嵌, 理论比容量为13A?
3m
hg/。
而当充电终止电压高达48.V时,toL 能够可逆地 3lio 从晶格中脱嵌,对应的理论比容量达到179mA?
hg/。
随着
综述了L。
<04。
的结构、化学特征及合成方法 iv2P)电等,介绍了已经取得的研究成果,价了各种方法的利弊,评并
指出了今后的研究方向。
耐高压电解液的出现,L。
P 。
对i<O)在高电压范围内的电V
化学性能研究也逐渐增多[98。
在L ,3i脱嵌过程中,环伏安 循
曲线上出现相应的氧化还原峰。
4个氧化峰分别位于约
1L32P) iv< 3的结构及电化学特征
L。
P4。
于三斜晶系,i<0)属V在三维结构中,金属八面体
*广东省高校优秀青年创新人才培育项目<YM009 L84)
363741和46附近,.V、.V、.V.V3个还原峰分别位于35 .V、
刘丽英:
,95年生,士后,师,女17博讲主要从事新能源材料的研究
Te:
2—9232Emalligis@13cr l003323 -i:
ynly6.oiun
24?
7
材料导报
2100年5月第24卷专辑1 5
7金属离子掺杂
金属离子掺杂也是改善电池材料电化学性能的一条有 效途径。
目前,关于金属离子掺杂对磷酸钒锂性能影响的报 道相对比较少。
掺Ge”、r、[]C[ []Z[Mg勰、r。
的研究结果表
明,通过各种方法掺杂金属离子后磷酸钒锂的电导率、离 锂
ternlecsnhmia adlcrcecleo-hi ifune o cecln eetohmia prr [
macso i<043croJ.ltohmi t,ne f3LVzP)abn[]EercieAea ca
27,0053:
447
9TagAnig,agXino,uZhmigElcrcecl n pnWn ayuLi in.etohmia
bhvo fi2P)/ ooi ahd trlo eaio 3<043Ccmpsectoemaei rrLVtaf
lhui atrsJ.tret20,214 iiobti[]Mae t,086:
6tm-neeL6
子扩散系数、放电容量、环性能或倍率特性等都有不同充循 程度的改善。
主要原因是掺杂后的产物具有粒度分布好、结 构更稳定的特点[9。
5]。
1刘素琴,联兴,可龙,新型锂离子电池正极材料 O唐黄等.L 2P4。
的合成及其性能[]中国有色金属学报,b<0)vJ.
20,58:
24051<)I9
8结语
以磷酸根聚阴离子为基础的正极材料,誉为是继金属 被
1姜霖琳,1田彦文,丽英.刘碳热还原法制备锂离子电池正极 材料Ls<O)的研究[]材料与冶金学报,065iVzP 。
J.20,
<2151):
1
硫化物和金属氧化物之后的第3代锂离子电池正极材料。
理论和实验都证明,酸钒锂具有优异的综合电化学性能,磷 非常适合作为高能锂离子电池的正极材料,已经引起了广泛 的关注。
同时,国具有得天独厚地开发L。
<04。
的资 我iP)V 源优势,应该在这方面进行深入研究。
虽然磷酸钒锂的研 更究已经取得了较大进展,但相对于其它正极材料,对磷酸钒
1刘丽英,彦文,霖琳,.离子电池正极材料L32 2田姜等锂i一 v
<04。
的制备及电化学性能研究[]东北大学学报,P)J.
20,刊 09增
1 ZuXajnLuYni,egLagie 1Snhs 3h iu,i uxaGn ime,ta.yteinns
adcaatrtso <043a ahd trasfrn hrceii fLbV2P) sctoemaeil o sc
lhui atrsJ.l ttIne,0819i7 iim-nbti[]SiSaeoi20,7,69toeeod s
1 Zo ehu,i nme,oYogagOn-tpsn 4huXucoLuYogiGu nln.ese y—
锂的研究还比较少,特别是关于掺杂改性及作用机理的研 究,而且磷酸钒锂的综合性能仍有很大的提升空间,别是 特
高电压范围内的电化学性能及倍率特性。
探索新的合成方 法以及对现有方法进行优化也是需要继续关注的方向。
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28,46:
610012
1刘素琴,5李世彩,唐联兴,LV2P4。
等. <0)的溶胶一凝胶法合
参考文献
1
成及其性能研究E]无机化学学报,062<)65J.20,24:
4
1刘素琴,6唐联兴,可龙,溶胶一黄等.凝胶法制备 v2P)<04。
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07
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8
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4
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