成果信息

在磷酸盐系列的锂离子电池正极材料中，磷酸钒锂是具有单斜结构的化合物，不仅具有良好的安全性，并且具有更高的Li+离子扩散系数，更高的放电电压(3. 6V，4. IV)和能量密度(2330mWh/cm3掺杂碳后)，兼具了钴酸锂和磷酸铁锂的优点，克服了上述两者的缺点，已被认为是比钴酸锂更好的正极材料。而且磷酸钒锂合成工艺简单，便于工业化，且这种正极材料具有很好电化学性能，特别是具有极好的高倍率和低温放电性能。与磷酸铁锂一样，磷酸锰锂也属于橄榄石型结构的磷酸盐系锂电池正极材料，这种材料的安全性和循环寿命高于传统的层状结构正极材料钴酸锂和三元材料。磷酸锰锂具有4. IV的高电位，因此，在同等容量发挥下，磷酸锰锂电池的能量密度可以比磷酸铁锂电池提高20%左右，目前国际上已经将磷酸锰锂作为新一代高能量密度动力锂电池正极材料。为了进一步提高磷酸铁锂的电化学性能，人们在对磷酸铁锂的改性研究方面做了大量的工作，尤其是将磷酸铁锂、磷酸锰锂和磷酸钒锂三者各自的优点相结合，通过两两复合来提高锂离子电池正极材料的综合电化学性能。例如，CN 102244263A公开了一种锂离子电池磷酸盐系复合正极材料及制备方法，该复合材料是由多个内核及外壳层组成的多核型核壳结构，内核为磷酸钒锂包覆的磷酸铁锂颗粒，外壳层为无定形碳。采用溶胶凝胶法制备磷酸钒锂前驱体溶胶，加入磷酸铁锂粉末并分散均匀，喷雾干燥后于惰性气氛中煅烧，冷却研细，得到磷酸钒锂包覆的磷酸铁锂内核；然后将碳源化合物溶于去离子水中，加入内核材料，分散均匀后进行二次喷雾干燥，再在惰性气氛中煅烧，冷却即得。该发明制备的复合材料的电子传导和离子传导性能好，电化学性能优异，磷酸钒锂的存在提高了材料的能量密度；类似于纳微结构的多核型核壳结构使得该材料拥有很好的加工性能，并且材料的振实密度也得到了很大的提高。CN 101997118A公开了一种锂离子电池正极材料磷酸铁锰锂及其制备方法，其正极材料磷酸铁锰锂的化学组成为LihMyFehMnxPO4,该正极材料磷酸铁锰锂的制备方法包括以下步骤1)前躯体合成将原料置于容器中，加入分散剂，在1000-2500r/min的转速下研磨分散l_3h，将糊状浆料干燥研碎；2)预烧以1-10°C /min的升温速率升至350_550°C，恒温预烧3-20h，随炉冷却至室温，制得磷酸铁锰锂；3)高温包碳将磷酸铁锰锂、碳源、分散剂混合分散l_3h，干燥后以1-10°C /min的升温速率升至600-850°C，保温3_20h，随炉冷却至室温，制得磷酸铁锰锂。该发明具有工艺简单、电池成本低、正极材料安全性好、热稳定性好、可提高导电性能等优点。)

背景介绍

锂离子电池因具有工作电压高、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长等优点，正逐步取代传统的镍镉、镍氢等二次电池，并成为目前性能最为优良的新一代二次电池，已被广泛应用于移动通讯、电动自行车、电动工具、各种便携式仪器和设备等领域，也是各国大力研究的电动汽车、空间电源等的首选配套电源。近年来，橄榄石结构的磷酸铁锂(LiFePO4)以其优异的电化学性能、可快速充电、 安全、无污染、工艺简单、成本低廉等突出优点被国际上普遍认为是高能动力电池的最佳新型正极材料，尤其是在高温下磷酸铁锂的稳定性好，进而提高了高功率、高容量电池的安全性能，因此被认为是新一代锂离子电池的理想正极材料。然而，磷酸铁锂也具有明显的缺点，即电导率低，在充放电过程中易发生极化现象，在大电流高倍率下容量衰减显著等等。)

应用前景

目前尚未见有关于将磷酸铁锂、磷酸锰锂和磷酸钒锂三者结合制成正极材料以同时发挥各自优点，并使之与纳米氧化物复合制备磷酸铁钒锰锂纳米氧化物复合正极材料的成功报道。 )