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成果信息

在磷酸鹽系列的鋰離子電池正極材料中，磷酸釩鋰是具有單斜結(jié)構(gòu)的化合物，不僅具有良好的安全性，并且具有更高的Li+離子擴(kuò)散系數(shù)，更高的放電電壓(3. 6V，4. IV)和能量密度(2330mWh/cm3摻雜碳后)，兼具了鈷酸鋰和磷酸鐵鋰的優(yōu)點(diǎn)，克服了上述兩者的缺點(diǎn)，已被認(rèn)為是比鈷酸鋰更好的正極材料。而且磷酸釩鋰合成工藝簡(jiǎn)單，便于工業(yè)化，且這種正極材料具有很好電化學(xué)性能，特別是具有極好的高倍率和低溫放電性能。與磷酸鐵鋰一樣，磷酸錳鋰也屬于橄欖石型結(jié)構(gòu)的磷酸鹽系鋰電池正極材料，這種材料的安全性和循環(huán)壽命高于傳統(tǒng)的層狀結(jié)構(gòu)正極材料鈷酸鋰和三元材料。磷酸錳鋰具有4. IV的高電位，因此，在同等容量發(fā)揮下，磷酸錳鋰電池的能量密度可以比磷酸鐵鋰電池提高20%左右，目前國(guó)際上已經(jīng)將磷酸錳鋰作為新一代高能量密度動(dòng)力鋰電池正極材料。為了進(jìn)一步提高磷酸鐵鋰的電化學(xué)性能，人們?cè)趯?duì)磷酸鐵鋰的改性研究方面做了大量的工作，尤其是將磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰和磷酸釩鋰三者各自的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，通過兩兩復(fù)合來提高鋰離子電池正極材料的綜合電化學(xué)性能。例如，CN 102244263A公開了一種鋰離子電池磷酸鹽系復(fù)合正極材料及制備方法，該復(fù)合材料是由多個(gè)內(nèi)核及外殼層組成的多核型核殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)核為磷酸釩鋰包覆的磷酸鐵鋰顆粒，外殼層為無定形碳。采用溶膠凝膠法制備磷酸釩鋰前驅(qū)體溶膠，加入磷酸鐵鋰粉末并分散均勻，噴霧干燥后于惰性氣氛中煅燒，冷卻研細(xì)，得到磷酸釩鋰包覆的磷酸鐵鋰內(nèi)核；然后將碳源化合物溶于去離子水中，加入內(nèi)核材料，分散均勻后進(jìn)行二次噴霧干燥，再在惰性氣氛中煅燒，冷卻即得。該發(fā)明制備的復(fù)合材料的電子傳導(dǎo)和離子傳導(dǎo)性能好，電化學(xué)性能優(yōu)異，磷酸釩鋰的存在提高了材料的能量密度；類似于納微結(jié)構(gòu)的多核型核殼結(jié)構(gòu)使得該材料擁有很好的加工性能，并且材料的振實(shí)密度也得到了很大的提高。CN 101997118A公開了一種鋰離子電池正極材料磷酸鐵錳鋰及其制備方法，其正極材料磷酸鐵錳鋰的化學(xué)組成為L(zhǎng)ihMyFehMnxPO4,該正極材料磷酸鐵錳鋰的制備方法包括以下步驟1)前軀體合成將原料置于容器中，加入分散劑，在1000-2500r/min的轉(zhuǎn)速下研磨分散l_3h，將糊狀漿料干燥研碎；2)預(yù)燒以1-10°C /min的升溫速率升至350_550°C，恒溫預(yù)燒3-20h，隨爐冷卻至室溫，制得磷酸鐵錳鋰；3)高溫包碳將磷酸鐵錳鋰、碳源、分散劑混合分散l_3h，干燥后以1-10°C /min的升溫速率升至600-850°C，保溫3_20h，隨爐冷卻至室溫，制得磷酸鐵錳鋰。該發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單、電池成本低、正極材料安全性好、熱穩(wěn)定性好、可提高導(dǎo)電性能等優(yōu)點(diǎn)。)

背景介紹

鋰離子電池因具有工作電壓高、比能量高、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，正逐步取代傳統(tǒng)的鎳鎘、鎳氫等二次電池，并成為目前性能最為優(yōu)良的新一代二次電池，已被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通訊、電動(dòng)自行車、電動(dòng)工具、各種便攜式儀器和設(shè)備等領(lǐng)域，也是各國(guó)大力研究的電動(dòng)汽車、空間電源等的首選配套電源。近年來，橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鐵鋰(LiFePO4)以其優(yōu)異的電化學(xué)性能、可快速充電、 安全、無污染、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉等突出優(yōu)點(diǎn)被國(guó)際上普遍認(rèn)為是高能動(dòng)力電池的最佳新型正極材料，尤其是在高溫下磷酸鐵鋰的穩(wěn)定性好，進(jìn)而提高了高功率、高容量電池的安全性能，因此被認(rèn)為是新一代鋰離子電池的理想正極材料。然而，磷酸鐵鋰也具有明顯的缺點(diǎn)，即電導(dǎo)率低，在充放電過程中易發(fā)生極化現(xiàn)象，在大電流高倍率下容量衰減顯著等等。)

應(yīng)用前景

目前尚未見有關(guān)于將磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰和磷酸釩鋰三者結(jié)合制成正極材料以同時(shí)發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn)，并使之與納米氧化物復(fù)合制備磷酸鐵釩錳鋰納米氧化物復(fù)合正極材料的成功報(bào)道。 )