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1、第19卷第10期化 学 进 展Vol.19No.102007年10月PROGRESSINCHEMISTRYOct.,20073溶胶凝胶法制备LiFePO4正极材料33惠 乐 唐子龙 罗绍华 张中太(清华大学材料系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室 北京100084)摘 要 本文介绍了溶胶凝胶法制备LiFePO4正极材料的基本原理及近几年这一领域的研究进展。对碳包覆活性物质、掺杂和多形态纳米化制备技术3种改性方法以及它们对LiFePO4正极材料性能的提高进行了总结,认为取得的成效主要有:容量得到提高、颗粒尺寸和碳含量有所减小以及热处理
2、过程所需时间大大缩短。文中进一步指出目前存在的若干问题,包括对制备过程缺乏深入认识,产品成本环境污染。最后对其商业化的可能性进行了讨论。关键词 溶胶凝胶法 磷酸铁锂 锂离子电池 正极材料中图分类号:O646154;TM911文献标识码:A文章编号:10052281X(2007)1021460207Sol2GelSynthesisofLiFePO4Cathode33HuiLeTangZilongLuoShaohuaZhangZhongtai(StateKeyLaboratoryofNewCeramicsandFineProcessi
3、ng,DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)AbstractTheprincipleofsol2gelsynthesisofLiFePO4cathodematerialsisintroduced.Theprogressofsol2gelsynthesisofLiFePO4inrecentyearsisemphasized.Threemodificationstrategiesincludingcarbon2
4、coating,dopingandnanotechniques,aswellastheirmodificationoftheperformancesofLiFePO4cathodematerialsaresummarized.Asaresult,capacityenhancement,thedecreaseinparticlesizeandcarboncontent,andtheobviousshorteningofheattreatmentareachieved.Theproblemsrelatedtodeeperunderst
5、andingofthesynthesisprocedure,productioncostandenvironmentalpollutionarepointedout.Finally,thepossibilityofitscommercializationisdiscussed.Keywordssol2gel;LiFePO4;lithium2ionbatteries;cathodematerials[1]Goodenough提出LiMPO4(M=Co、Ni、Mn、Fe、Cu)可1 引言以作为正极材料,其中,LiFePO4因合适的电压
6、等级、锂离子电池自1990年代商业化以来,因能量密较高的比能量、低成本、无污染以及较好的结构和热度大、循环性能稳定和自放电效应低等优点发展迅稳定性受到广泛关注。LiFePO4的理论比容量为速,作为便携式电源广泛应用于通讯产品,并且越来170mAhPg,理论比能量为595WhPkg,电压充放电平越多地作为动力型电源应用于航天航空、混合动力台为3.5V(vs.Li)左右。车及电动车等领域。目前商业化的正极材料主要有目前,锂离子电池正极材料的合成方法以固相LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4,它们不同程度上存在一法为主,工艺简单,
7、适宜于工业化生产。除此之外,[2—4][5][6]定缺点,随着锂离子电池市场需求不断增大,迫切需溶胶凝胶法、气相沉积法、共沉淀法、水热[7][8][9]要性能更好和成本更低的新型正极材料。1997年,法、激光脉冲沉积法、静电喷涂法、微波合收稿:2006年11月,收修改稿:2006年12月3国家自然科学基金项目(No.50472005,50372003)资助33通讯联系人 e2mail:huil@mails.tsinghua.edu.cn第10期惠 乐等 溶胶凝胶法制备LiFePO4正极材料·1461·[10][11][12]成法、
8、放电等离子烧结法以及机械化学法 特别地,溶胶凝胶法中使用柠檬酸或柠檬酸盐[20]等均用于LiFePO4正极材料的制备。其中,溶胶凝作为反应物的方法称为柠檬酸法,由Penchini法胶法因其显著的优点得到广泛采用。溶胶凝胶法的衍生而来。柠檬酸法主要
