1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1.1 锂离子电池（lib）的概述

锂电池已经广泛应用于军事以及小型的民用电器中，如手机，电脑，摄像机，照相机等，并且具有很大的发展潜力。它具有比能量高,电池电压高，工作温度范围宽，储存寿命长等优点，相对于其他电池具有较大优势[1]。目前关于其能量和功率密度，成本，以及循环寿命的研究较多。热点的研究领域之一是找到更高的存储容量的阳极（负极）材料的储能元件，以取代石墨。由于硅元素拥有同类元素中的最高理论能量密度[2]，便宜，且易于处理的，因而它是一个有吸引力的备选材料和调查的重点。本课题的所研究的就是将fef3材料应用于锂电池中。

锂离子电池的电池性能一般通过以下几个方面来评价：（1）容量 （2）放电特性和内阻 （3）贮存性能 （4）循环寿命 （5）内压和耐过充电性能。为了提高电池的性能，对电池的各部分也提出了相应的要求。其中，对负极而言，应符合：（1）：锂贮存量高，（2）：锂在碳中的嵌入脱嵌反应快，即锂离子在固相的扩散系数大，在电极－电解液界面的移动阻抗小。（3）：锂离子在电极材料中的存在状态稳定。（4）：在电池的充放电循环中，碳负极材料体积变化小。（5）电子导电性高。（6）碳材料在电解液中不溶解。

而对于正极来说，应符合[1]：(1) 相对锂的电极电位高，材料组成不随电位变化，粒子导电率和电子导电率高，有利于降低电池内阻（2）锂离子嵌入脱嵌可逆性好，伴随反应的体积变化小，锂离子扩散速度快，以便获得良好的循环特性和大电流特性。（3）与有机电解质和粘结剂接触性能好，热稳性好，有利于延长电池寿命和提高安全性能。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

fef3作为锂离子正极材料主要是通过电化学反应机理带来储锂容量，但这种储锂机制本身也存在不容忽视的问题。主要表现为:首先,转换反应过程中电极活性材料的结构与形貌不断地改变和重排,很难保持稳定,导致电极的循环寿命较差;其次,转换反应需要克服很大的活化能,受动力学控制,电极的倍率性能较差,同时也产生极大的极化作用和电压滞后。因而非常有必要寻找一些方法来改善转换反应的动力学性能,提高电极的循环寿命。

(l)纳米化

前面已经提到纳米效应对转换反应的作用,电极材料纳米化后不仅有效地缩短了li十的扩散路径,更重要的是给体系带来了额外的表面及界面能,减小了反应需要克服的活化能,提高了转换反应的转化速率,同时也降低了体系产生的极化作用,因而可以从根本上改善电极的动力学性能。将电极纳米化主要有两种途径:一种是物理方法,利用机械球磨减小颗粒的尺寸,这种方法简易可行,但若不加入有效的研磨剂,一般很难将颗粒尺寸减小到几十纳米以下,难以达到优化转换反应性能的尺寸要求"另一种就是通过化学方法合成纳米尺寸的化合物,通过化学合成设计可将化合物的颗粒尺寸控制在十几纳米甚至几个纳米以下,如此小的颗粒尺寸将极大的提高转换反应的动力学性能。