曹璇，郭华军，李向群，张宝，李新海，王志兴，彭文杰

(中南大学 冶金科学与工程学院，湖南 长沙，410083)

目前商业化的锂离子电池正极材料主要为钴酸锂，但它面临着资源有限、价格昂贵和对环境不友好等不足。LiFePO4的发现及其随后的大量研究改变了锂离子电池在交通领域的地位[1-2]，在诸多聚阴离子材料中硅酸盐因具有资源丰富和环境友好的特性而特别具有吸引力，有望成为下一代锂离子电池的正极材料[3-5]。Padhi等[6]通过对 LiFePO4的研究发现表明：Fe2+/Fe3+的氧化还原电对费米能级的大小与 P—O键长有关。硅酸盐与磷酸盐具有相似的化学稳定性能，且Li2FeSiO4具有更低的Fe2+/Fe3+氧化还原电对的费米能级，使晶体结构更加趋于稳定，硅酸盐相对于磷酸盐具有较小的电子禁带和较高的电子电导率[4]。Thomas等[7]通过理论计算得到 Li2FeSiO4的电子禁带为仅为0.15 eV。目前制备Li2FeSiO4的方法主要有固相法[4-5]、水热法[8]和溶胶-凝胶法[9-11]。由于 Li2FeSiO4本身极低的电子导电性和离子扩散系数，大倍率充放电性能差，限制了其商业化发展。采用碳粒子分散和包覆方法对Li2FeSiO4材料进行研究，包覆方法对粒子与粒子间的导电性影响较大，而对Li2FeSiO4颗粒内部的导电性影响甚微。通过纳米碳包覆和金属离子掺杂等方法或多种方法配合提高其电子电导率，是提高Li2FeSiO4材料性能的重要发展方向[9,12]。因此，本文作者结合2种掺杂方式，在合成 Li2FeSiO4/C的基础上对其进行体相掺杂，并利用X线衍射、扫描电镜、恒电流充放电、交流阻抗测量等方法研究掺杂改性对材料的物理性能和电化学性能的影响。……