钒的聚阴离子型锂离子电池材料研究进展.pdfVIP

第37卷 第5期 稀有金属材料与工程 V01．37，No．5 METAL 2008生 5月 RARE MATERIALSANDENGINEERING 2008 May 钒的聚阴离子型锂离子电池材料研究进展 杨 改，应皆荣，高 剑，姜长印，万春荣 (清华大学，北京102201) 新研究进展。分析了钒的聚阴离子型化合物电池材料进一步的研究发展方向，并对新材料的设计提出了一些新的见解。 关键词：钒；聚阴离子型化合物：锂离子电池；研究进展 912．9 中图法分类号：TM 文献标识码：A 文章编号：1002—185x(2008)05-0936．05 锂离子电池是新1代的绿色高能电池，具有电压 高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效 能等几个方面的研究进展。结合在锂．过渡金属复合氧 应、工作温度范围宽等众多优点。目前，锂离子电池 化物正极材料和LiFeP04的研究中已取得的成果和经 的应用领域不断扩大，已成为对国计民生具有重要意 验，分析了改进钒的聚阴离子型化合物电池材料综合 义的高新技术产品。 性能的可行途径。此外，对设计新型钒的聚阴离子型 正极材料在很大程度上决定了锂离子电池的性 化合物电池材料提出了一些新的见解。 能，因而一直是国内外锂离子电池界的研究热点。绝 1 电池材料的结构、制备及电化学性能 大部分研究工作集中在第四周期Ti、V、Mn、Fe、Co、 Ni6种可变价过渡金属元素的嵌锂化合物上。第1代 1．1 Li3V2(P04)31’”’ 正极材料为金属硫化物，如TiS2、MoS2等。第2代正 极材料为锂一过渡金属复合氧化物，以LiC002为代表， 型的电化学性能较差，不作讨论。单斜Li3V2(P04)3中， 包括LiNi02、LiMn02、LiMn204、LiV30s、LiNkCol。02、PO。四面体和V06八面体通过共用顶角的氧互相连接， 具有灯笼状结构基元。每个金属V原子被6个PO。四面 LiNil／3Col，3Mnl，302及各种衍生物。第3代正极材料是 以LiFePO。f1】为代表的聚阴离子型化合物材料。与锂．体所包围，同时P04四面体被4个V06八面体所包围。 过渡金属复合氧化物材料相比，聚阴离子型化合物正 这种构造形成了三维的网状结构，Li处于这个框架结 极材料普遍具有晶体结构稳定，热稳定性好，安全性 构的孔穴里，3个四重的晶体位置为Li所占据，导致在 能优异等突出优点，可应用于动力型和储能型锂离子 一个结构单元中有12个Li的位置。 电池。厦门大学施志聪等系统总结了聚阴离子型锂离 V电压区间的充 图1为单斜Li3V2(p04)3在3．O一．8 子电池正极材料的研究进展[21。 V是价态丰富的过渡金属元素，化学性质活泼多 样。既可以与锂和磷酸根等结合生成聚阴离子型化合 脱嵌，电位平台分别为3．61V和3．69V，对应于v4W V， 物，还可先与氧结合，再以钒氧离子的形式与锂和磷 电对。第2个Li+的脱嵌一步完成，电位平台为4．1 酸根等结合。与其他过渡金属相比，钒的聚阴离子型 也对应于V4