磷酸铁锂的高性能化研究进展

王延壮 1,2,程仁飞1,杨金星1,王晓辉1 (1 中国科学院金属研究所 沈阳材料科学国家研究中心;2 中国科学技术大学 材料科学与工程学院)
摘要:工业革命以来,科技的迅速发展不断丰富着人类的物质生活,与此同时化石能源(石油、煤炭、天然气等)大量消耗,二氧化碳排放逐年增加,全球变暖趋势加剧。燃油汽车是石油消耗的主力军。为落实“双碳”战略目标,新能源汽车发展迅猛。作为新能源汽车的动力来源,动力电池备受关注。开发价格低廉、资源丰富、安全性优异的动力电池是发展新能源汽车的重中之重。目前磷酸铁锂(LiFePO4)和三元正极材料广泛用作混合动力汽车(Hybrid ElectricalVehicle, HEV)和电动汽车(Electrical Vehicle,EV)锂离子电池中。前几年,受国家 补贴政策影响,由于能量密度比三元正极材料低,LiFePO4 正极材料的出货量几乎停止增长,而三元正极材料一路高歌猛进,占据了新能源汽车的主要市场。随着补贴政策的退出,具有橄榄石结构的LiFePO4 因其具有成本低、安全性高、环境友好等诸多优点又重新获得青睐。同时,由于刀片电池等结构设计上的技术进步,LiFePO4电池的能量密度大幅提高。2021年LiFePO4 正极材料的出货量超过三元正极材料,达到47万吨。然而,LiFePO4 较低的电子电导率(
关键词:LiFePO4;制备;表面包覆;掺杂

目录介绍

1 锂离子电池概述

1.1 锂离子电池工作原理

1.2 LiFePO4 的晶体结构

1.3 LiFePO4 的电子结构

1.4 LiFePO4 的充放电机制

2 合成方法

2.1 固相合成

2.2 水热/溶剂热

3 表面修饰

3.1 碳包覆工艺

3.2 碳含量及碳层厚度

3.3 碳层结构

3.4 碳包覆层掺杂

3.5 其他修饰手段

4 原子替换

4.1 Li 位替换

4.2 Fe 位替换

4.3 O 位和P 位替换

4.4 LiMPO4 (M=Ni, Co, Mn)

5 未来展望

 

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