微反应器-固相法制备锂离子电池高压正极材料LiCoPO4文献综述
2020-06-29 20:22:52
文 献 综 述 1. 引言 目前的锂离子电池体系已经达到瓶颈,为了满足日益增长的能源需求,迫切需要研发出能量密度更高的锂离子电池正极材料,主要的途径有提高工作电压及增加放电比容量。
橄榄石型结构的磷酸钴锂(LiCoPO4)具有4.8V(vs Li /Li)的高电压以及167mAh g-1的理论容量,被认为是最有前景的新一代高容量高电压锂离子电池正极材料。
2. LiCoPO4的结构和充放电机理 聚阴离子型正极材料LiCoPO4为有序的橄榄石型结构,属正交晶系,空间群为Pmnb,晶胞参数[1]为:a = 0.5922nm,b =1.0202nm,c=0.4699nm。
晶体中,O原子呈六方密堆积,P 原子占据的是四面体空隙,Li原子和Co原子占据的是八面体空隙;共用边的八面体CoO6在c轴方向上通过PO4四面体连接成链状结构。
因为Co-O-P键稳定了LiCoPO4的三维框架结构,当Li 在其中脱出时,材料结构的重排很小,所以结构在Li 脱出过程中保持良好的稳定性。
LiCoPO4具有较复杂的反应机理。
N.N.Bramnik 等[2-4]发现LiCoPO4的恒流充电曲线上出现2个平台和首次充放电的微分容量曲线上存在两对氧化还原峰,证实了LiCoPO4中Li 脱出为两步机理。
王绍亮等[5]得出的Li 脱出机理见式(2-1)、(2-2) LiCoPO4 = Li0.7CoPO4 0.3Li 0.3e (2-1) Li0.7CoPO4 = CoPO4 0.7Li 0.7e (2-2) 有别于LiCoPO4的两步反应机理,也有不少研究者提出单步反应机理。
A. Eftekhari[6]利用固相法合成的材料具有典型的充放电曲线,且循环伏安曲线上有一对明显的氧化还原峰,说明为一步脱出机理;K.M.V.V.M.Satya等[7]利用固相法合成的材料也证明了该结论。
关于LiCoPO4的充放电机理,仍需进一步研究。
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