文 献 综 述

1.1 锂离子电池介绍

随着科学技术的日益发展，手机、手提电脑和数码相机等便携式设备的升级，各种大容量电池的需求越来越大。锂离子电池以二次储能材料具有电压高、比容量大、放电平台佳、自放电小的优点，在市场中占有了主要地位。能源作为现代社会发展的第一生命线，与信息和材料一起成为现代文明的三大支柱。全球气候的变暖，有限的化石资源的局限性和城市的环境污染的加剧迫切需要我们利用可再生能源 ，但由于可再生能源大多都是不连续的，再加上可再生资源的成本高，人们无法近期能接受，这就需要专家们共同研究，将这些资源通过简单有效的方式供人类使用。目前将可再生能源转变为电能的设备就是电池，虽经历了几百年的发展历史，科学家仍将电池看作一种新出现的技术。相对来说，电池以其高的能量密度，适中的功率密度和方便有效更适合目前人类对于储能的要求。

从世界电池工业的发展路线来看，电池具有以下显著特点：（1）高功率、长寿命；（2）小型化、轻量化；（3）安全、无污染；（4）智能化；利用现代电子技术，让使用更方便、更安全。

因此，无论是发达国家还是公司都看好二次电池，投入巨资来研制新一代比能量高，比功率大，寿命长，无污染，成本低的高性能二次电池。在众多的二次电池体系中，锂离子电池以其工作电压高、能量密度大和质量轻等优点，广泛得到了认可，经过大量研究开发应用到了家用电器、交通运输、办公自动化、矿产探查、医疗器械乃至现代化军事装备等领域中，从目前情况看，锂离子电池中的知识产权对于研究学者来说，存在机遇和挑战。

正极材料是锂电池的核心，目前以钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰锂和磷酸铁锂为主，从长期发展来看，以磷酸铁锂电池为主的能源为下一阶段新能源的主流。橄榄石型LiFePO4正极材料由于具有原料丰富、对大自然无污染、价格低廉、循环性能好等优点，正成为锂离子电池正极材料的第一选择，自从20世纪90年代以来被广泛关注[1-3]。

1.2 磷酸铁锂电极结构

1997年Goodenough[4]等研究人员首次发现了磷酸铁锂电极的可逆脱嵌锂离子的特性，这才引发了其他研究人员对磷酸铁锂电极的研究[5]。磷酸铁锂材料的环保和稳定性好的各种优点，让其成为了最有发展前途的电池正极。

LiFePO4属于橄榄石结构，具有很稳定的晶体结构[6]，由图1可以看出其晶体结构由六方堆积为氧原子的排列变形组成，磷原子占据了四面体的空隙，锂离子和铁离子在八面体的空隙中，在bc面上FeO6八而体以共顶点形式相连，一个FeO6八面体与一个PO4四面体和2个LiO4共边，一个PO4四面体则与两个LiO6八面体和一个FEO6公边。可以看出磷酸铁锂电极没有连续的八面体，不能形成网络，导致了其导电性差，使其在市场发展上受到了限制[7-8]。

图 1-1 LiFePO4 结构示意图