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锂离子电池正极材料磷酸钒锂的改性研究

随着社会的迅速发展,汽车的数量不断增加。一直以来,石油是汽车的主要动力能源,但是随着石油资源的日益减少和环境的日益恶化,人们需要寻找一种新能源替代石油。电能是一种

随着社会的迅速发展,汽车的数量不断增加。一直以来,石油是汽车的主要动力能源,但是随着石油资源的日益减少和环境的日益恶化,人们需要寻找一种新能源替代石油。

电能是一种清洁无污染能源,可以作为汽车动力的能源。电能可来源于三大清洁能源:风能、太阳能和水能。与此同时,寻找一种高性能储电设备是关键。到目前为止,锂离子电池被认为是最有前途的电能储存设备,它具有轻便、能量密度高、循环性能优良等优点,很适合作为电动汽车、移动电子产品的储能装置。锂离子电池主要包括正极和负极,两者被隔膜隔开,含有Li+的电解液填充于正负极之间。目前市场上的锂离子电池一般用钴酸锂(LiCoO2)作为正极材料,但是其能量密度低、毒性大、安全性能较差,这些问题限制了它的进一步发展,尤其是应用于电动汽车等大功率设备。

近年来,锂过渡金属磷酸盐材料由于具有良好的热稳定性和循环性能成为最具潜力的锂离子电池正极材料。锂过渡金属磷酸盐材料主要包括LiFePO4、Li3V2(PO4)3、LiMnPO4、LiNiPO4等,其中单斜晶系的Li3V2(PO4)3(简称LVP)由于理论比容量高、循环性能好、工作电压高,成为近几年来的研究热点。在3.0~4.3V电压范围内,LVP能够脱嵌两个锂离子,其放电比容量达到133mAh/g;在3.0~4.8V电压范围内,LVP能够脱嵌三个锂离子,理论比容量高达197mAh/g。

LVP结构单元包括VO6八面体和PO4四面体,并且共同拥有一个氧原子顶点,由于VO6八面体被PO4四面体隔开,导致LVP的电子电导率和离子传导率很低,而且普通的电解液在高电压下很容易分解,这些缺陷严重限制了LVP的工业化进程。通过改性可以改善LVP的电化学性能。目前LVP的改性方法主要有碳包覆、金属离子掺杂、纳米化、控制形貌等。本文综述了近几年来锂离子电池正极材料LVP的改性研究。

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