富锂正极材料研究进展

第42卷 第2期2012年 4月电 池BATTERY BIMONTHLYVol142,No12Apr1,2012

锂空气电池正极材料的研究进展

娄永兵,刘 艳,朱 林

(东南大学化学化工学院,江苏南京 211189)

摘要:综述了目前国内外锂空气电池研究领域的进展,尤其是正极材料的研究进展;分析了目前研究的局限和问题的集中所在,如过电位、循环稳定性和安全性等;展望了锂空气电池的发展方向及应用趋势。关键词:新能源; 锂空气电池; 正极材料

中图分类号:TM911141 文献标识码:A 文章编号:1001-1579(2012)02-0114-04

Researchprogressincathodematerialsforlithium-airbattery

LOUYong-bing,LIUYan,ZHULin

(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing,Jiangsu211189,China)

-airbatteryresearchwasreviewed,specificallytheprogressincathodematerials1Thecurrentre

锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展

张克宇1,2,3，姚耀春1,2,3*

（1.昆明理工大学真空冶金国家工程实验室,云南昆明，650093； 2.云南省有色金属真空冶金重点实验室；

3.云南省复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室（培育基地））

摘要：磷酸铁锂正极材料因其优良的电化学性能，被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。但由于其导电率低和锂离子扩散速率慢等问题，也一直制约其发展。本文阐述了磷酸铁锂的晶体结构、充放电原理以及电化学反应模型，回顾了近年来国内外对于改善磷酸铁锂的电化学性能所进行的研究，重点介绍了离子掺杂、碳包覆以及材料纳米化等改性方法对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的影响，以及目前仍然存在的问题，最后展望了该领域的发展趋势，并指出继续进行深入的理论研究和进行工艺改进将是今后重点的研究方向。

关键词：锂离子电池；正极材料；磷酸铁锂；复合材料

中图分类号：O 646.54；TM912 文献标识码：A 文章编号：1000-6613（2014）

Research progress of LiFePO4 cathode material for lithium-ion batteries

Zhang Keyu1,

锂离子电池磷酸铁锂正极材料的研究进展

张克宇1,2,3，姚耀春1,2,3*

（1.昆明理工大学真空冶金国家工程实验室,云南昆明，650093； 2.云南省有色金属真空冶金重点实验室；

3.云南省复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室（培育基地））

摘要：磷酸铁锂正极材料因其优良的电化学性能，被认为是最具应用前景的锂离子电池正极材料之一。但由于其导电率低和锂离子扩散速率慢等问题，也一直制约其发展。本文阐述了磷酸铁锂的晶体结构、充放电原理以及电化学反应模型，回顾了近年来国内外对于改善磷酸铁锂的电化学性能所进行的研究，重点介绍了离子掺杂、碳包覆以及材料纳米化等改性方法对锂离子电池磷酸铁锂正极材料的影响，以及目前仍然存在的问题，最后展望了该领域的发展趋势，并指出继续进行深入的理论研究和进行工艺改进将是今后重点的研究方向。

关键词：锂离子电池；正极材料；磷酸铁锂；复合材料

中图分类号：O 646.54；TM912 文献标识码：A 文章编号：1000-6613（2014）

Research progress of LiFePO4 cathode material for lithium-ion batteries

Zhang Keyu1,

综述

富锂正极材料Ｌｉ２ＭｎＯ３－ＬｉＭＯ２（Ｍ＝Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ…）的研究进展

陈燕彬，涂

文，李碧平，汤志军

（湖南有色金属研究院，湖南长沙410038）

综述了Ｌｉ２ＭｎＯ３－ＬｉＭＯ２的制备摘要：介绍了富锂正极材料Ｌｉ２ＭｎＯ３－ＬｉＭＯ２（Ｍ＝Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ…）的结构特点和充放电机制，方法和改性研究进展，指出其发展前景和今后的研究方向。

关键词：富锂正极材料（Ｌｉ２ＭｎＯ３－ＬｉＭＯ２）；结构特点；充放电机制；制备方法；改性研究中图分类号：ＴＭ９１２．９

文献标识码：Ａ

文章编号：１００２－０８７Ｘ（２０１３）０８－１４７０－０３

ResearchprogressinLi-richcathodematerialLi2MnO3-LiMO2(M=Ni,Co,Mn…)

CHENYan-bin,TUWen,LIBi-ping,TANGZhi-jun

(HunanNonferrousMetalResearchInstitute,ChangshaHunan410038,China)Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄｃｈａｒｇｅ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＬｉ－ｒｉｃｈｃａｔｈｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌＬｉ２ＭｎＯ

综述

富锂正极材料Ｌｉ２ＭｎＯ３－ＬｉＭＯ２（Ｍ＝Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ…）的研究进展

陈燕彬，涂

文，李碧平，汤志军

（湖南有色金属研究院，湖南长沙410038）

综述了Ｌｉ２ＭｎＯ３－ＬｉＭＯ２的制备摘要：介绍了富锂正极材料Ｌｉ２ＭｎＯ３－ＬｉＭＯ２（Ｍ＝Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ…）的结构特点和充放电机制，方法和改性研究进展，指出其发展前景和今后的研究方向。

关键词：富锂正极材料（Ｌｉ２ＭｎＯ３－ＬｉＭＯ２）；结构特点；充放电机制；制备方法；改性研究中图分类号：ＴＭ９１２．９

文献标识码：Ａ

文章编号：１００２－０８７Ｘ（２０１３）０８－１４７０－０３

ResearchprogressinLi-richcathodematerialLi2MnO3-LiMO2(M=Ni,Co,Mn…)

CHENYan-bin,TUWen,LIBi-ping,TANGZhi-jun

(HunanNonferrousMetalResearchInstitute,ChangshaHunan410038,China)Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄｃｈａｒｇｅ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＬｉ－ｒｉｃｈｃａｔｈｏｄｅｍａｔｅｒｉａｌＬｉ２ＭｎＯ

锂离子电池的诞生过程：

任何事物的诞生都有一定的背景，锂离子电池的产生同样也离不开这一点。根据联合国统计的统计，与1990年相比，到2020年，世界的能源消费将增长50~100%，而石油、天然气等传统的化石能源在燃烧过程中产生大量的气体和烟尘。这些燃烧产物中，二氧化硫等气体会对土壤、植被、江河和建筑物等产生破坏：烟尘和一些有机气体会对人体健康有损坏；还有的气体对环境和气候有严重影响，如可产生光化学烟雾的氮氧化物和引起“温室效应”的二氧化碳等，尤其是20世纪60、70年代爆发的能源危机迫使人们寻找新的替代能源。新能源的不断开发是人类可持续发展的重要基础，太阳能、风能、水力、核能和化学电源都是替代迅速枯竭的化石能源的新型能源形式。新能源的出现不仅得益于能源技术的发展，而且由于其解决和后减缓能源危机的潜力而受到越来越多的关注和支持。

在所金属元素中锂是原子量最小（6.94）、比重最小（0.534 g/cm3,20 ℃）、电化学当量最小（0.26 g/Ah）和电极电位最负（-3.045 vs SHE标准氢电极）的金属。因此锂电池在所有电池中理论能量密度最高，自然成为替代能源之一。

锂离子电池的发展史与特点

锂离子电池的发展史首先是从锂一次电池发展开始

锂离子电池的诞生过程：

任何事物的诞生都有一定的背景，锂离子电池的产生同样也离不开这一点。根据联合国统计的统计，与1990年相比，到2020年，世界的能源消费将增长50~100%，而石油、天然气等传统的化石能源在燃烧过程中产生大量的气体和烟尘。这些燃烧产物中，二氧化硫等气体会对土壤、植被、江河和建筑物等产生破坏：烟尘和一些有机气体会对人体健康有损坏；还有的气体对环境和气候有严重影响，如可产生光化学烟雾的氮氧化物和引起“温室效应”的二氧化碳等，尤其是20世纪60、70年代爆发的能源危机迫使人们寻找新的替代能源。新能源的不断开发是人类可持续发展的重要基础，太阳能、风能、水力、核能和化学电源都是替代迅速枯竭的化石能源的新型能源形式。新能源的出现不仅得益于能源技术的发展，而且由于其解决和后减缓能源危机的潜力而受到越来越多的关注和支持。

在所金属元素中锂是原子量最小（6.94）、比重最小（0.534 g/cm3,20 ℃）、电化学当量最小（0.26 g/Ah）和电极电位最负（-3.045 vs SHE标准氢电极）的金属。因此锂电池在所有电池中理论能量密度最高，自然成为替代能源之一。

锂离子电池的发展史与特点

锂离子电池的发展史首先是从锂一次电池发展开始

锂离子电池

锂离子电池正极材料 LF P 4杂改性研究进展 ie O掺张胜利，杨胜杰，宋延华，李维 (州轻工业学院材料与化学工程学院，南郑州 4 00 郑河 5 0 2)摘要：榄石型 LF P 近年发展起来的一种锂离子电池正极材料，是 LF P 电子电导率极低。 i扩散速度橄 ie O是但 ie O的 L 慢，制了其实用化。中一种很有效的方法就是在 LF P 晶格中掺杂金属离子，其产生晶格缺陷，进 L+限其 ie O的使促 I扩

散，改善晶体内部的导电性能。综述了 LF P ie O近几年离子在 L( ) i M14￣关键词：ie O;杂；极材料；离子电池 LF P掺正锂

F ( )掺杂的研究进展。 eM2 t '#

中图分类号： M 9 29 T 1 .

文献标识码： A

文章编号：0 2 0 7X 2 1 )3 0 9 - 4 1 0— 8 (0 00 - 2 9 0

Re e r hp o r s fi n d pe ah d ae il F P04 o t im s a c r g e so — o d c t o em trasLi e o rl h u f i i n b te i s o atreZ A h n—, NG

锂离子电池

锂离子电池正极材料 LF P 4杂改性研究进展 ie O掺张胜利，杨胜杰，宋延华，李维 (州轻工业学院材料与化学工程学院，南郑州 4 00 郑河 5 0 2)摘要：榄石型 LF P 近年发展起来的一种锂离子电池正极材料，是 LF P 电子电导率极低。 i扩散速度橄 ie O是但 ie O的 L 慢，制了其实用化。中一种很有效的方法就是在 LF P 晶格中掺杂金属离子，其产生晶格缺陷，进 L+限其 ie O的使促 I扩

散，改善晶体内部的导电性能。综述了 LF P ie O近几年离子在 L( ) i M14￣关键词：ie O;杂；极材料；离子电池 LF P掺正锂

F ( )掺杂的研究进展。 eM2 t '#

中图分类号： M 9 29 T 1 .

文献标识码： A

文章编号：0 2 0 7X 2 1 )3 0 9 - 4 1 0— 8 (0 00 - 2 9 0

Re e r hp o r s fi n d pe ah d ae il F P04 o t im s a c r g e so — o d c t o em trasLi e o rl h u f i i n b te i s o atreZ A h n—, NG

www.6chem.cn 专业化工市场与投资顾问 碳酸锂的生产工艺及研究进展

生产碳酸锂因其原料的不同，生产工艺也有所不同。以下详细介绍以锂辉石、盐湖卤水、海水各为原料，制取碳酸锂的生产工艺以及各工艺的优缺点。

2.1 以锂辉石为原料制取碳酸锂的生产工艺

近年来我国在积极开发盐湖锂资源。但由于我国盐湖卤水中的镁含量较高，镁和锂这两种元素较难分离，前几年还没有大规模的产业化生产，所以我国一直从锂矿石中提取锂盐。由于不同的锂矿物其性质差别很大，从锂矿物中提取碳酸锂的工艺也各不相同，其主要工艺有如下几种。

2.1.1 硫酸法生产工艺…其工艺流程图如图2.1所示。

图2.1 硫酸法生产碳酸锂的工艺流程图

硫酸法生产碳酸锂收率较高，并可处理Li2O含量仅1.0～1.5％的矿石。但是相当数量的硫酸和纯碱变成了价值较低的Na2SO4，应尽可能降低硫酸的配量。此方法最大优点是浸取烧结所得的溶液中含有110～150g/ L硫酸锂，经过浸取即可得到比较纯净的溶液。硫酸法也可用来处理锂云母和磷铝石。

2.1.2 锂辉石与硫酸盐混合烧结生产工艺

将锂辉石精矿与K2SO4(或CaSO4或两者混合物)，在一