邱景义,余仲宝,王维坤,杨裕生

(防化研究院军用化学电源研发中心,北京 100191)

锂离子电池正极材料磷酸锰锂的研究进展

邱景义,余仲宝,王维坤,杨裕生

(防化研究院军用化学电源研发中心,北京 100191)

对固相法、水热法、溶胶-凝胶法、多羟基化法、沉淀法、喷雾干燥法和模板法等合成正极材料LiMnPO4进行了综述,分析了这些方法的优缺点;总结了为改善材料电化学性能进行的碳包覆或掺杂工作;在LiM nPO4热稳定性方面还存在不同的认识,对热稳定性方面的相关研究做了总结。

正极材料; 合成; 改性; 稳定性; 磷酸锰锂(LiMnPO4)

LiMnPO4的电化学活性较差,曾一度被认为不能用作锂离子电池的正极材料,因此有关的研究进展相对缓慢。由于LiMnPO4具有与LiFePO4相近的理论比容量和更高的放电电位(4.1 V,LiFePO4为 3.4 V),理论比能量比 LiFePO4高20%左右,LiMnPO4材料还是引起了研究者极大的关注。

本文作者从结构与性能、改性以及稳定性等方面,简要总结了近年来LiMnPO4作为锂离子电池正极材料的研究进展。

1 LiMnPO4的结构

LiMnPO4与 LiFePO4一样,为橄榄石结构,属 Pnmb空间群,晶胞参数为:a=1.044 47(6)nm,b=0.610 18(3)nm,c=0.474 31(3)nm[1]。

LiMnPO4电化学活性低的主要原因是晶格内部阻力较大,电子/离子传导速率较慢,电导率小于10-10S/cm,比LiFePO4还要低两个数量级以上;此外,在Li+脱嵌过程中的钝化现象,也降低了电化学活性[2-3]。

C.Delacourt等[3]通过第一性原理对电子能级进行计算,发现电子在LiFePO4中发生跃迁的能隙为0.3 eV,有半导体特征;而 LiMnPO4的能隙为2 eV,电子导电性差,属绝缘体。这个结果也从一个侧面对电化学性能较差的原因给予了解释。

2 LiMnPO4正极材料的合成

在LiMnPO4的合成方法上,大多借鉴了合成LiFePO4的相关经验。……