马楠柯 晋 媛

湖南工业大学

生命科学与化学学院

湖南 株洲 412007

1 研究背景

磷酸铁锂作为动力电池正极材料，其配套量约占市场规模的3/4左右。2017年，据国家工信部不完全统计的数据：1939款纯电动车，按配套锂离子电池统计，正极材料磷酸铁锂电池有1066款，占比约为55%，三元正极材料电池有631款，占比约为32%，锰酸锂电池有157款，占比约为8%[1-3]。以上数据显示，锂离子电池的市场规模较大。以磷酸铁锂（LiFePO4）为正极材料的锂离子电池的使用量逐年增高，所以迫切需要研发性能优良、更加适合混合动力汽车和电动汽车市场需求的磷酸铁锂正极材料[4-6]。

研究结果表明，具有纳微球形结构的LiFePO4由弧形纳米片通过定向自组装而成，拥有相对较高的振实密度（1.40 g·cm-3），但纳微球体粒径过大会导致锂离子在充放电过程中无法快速渗透到电池材料内部，使其不能表现出良好的电化学性能[7-9]。针对电解液的渗透问题，本研究组缩短电解液在纳微结构的渗透距离，采用一步无模板溶剂热法合成具有中空通道的纳微球形LiFePO4/C复合正极材料。虽然该纳微球形LiFePO4/C复合正极材料的电化学性能得到有效提高，在0.1 C倍率下充放电容量提高到160 mA·h·g-1左右，且中空结构有效地减少了充放电过程中体积的变化，获得良好的循环稳定性，但其振实密度（1.20 g·cm-3）却大大降低[10]。这说明中空球形LiFePO4/C是在牺牲材料振实密度的前提下提高材料的电化学性能[11-13]。如何既可以保持材料良好的电化学性能，同时保持其较高的振实密度……