LiFeBO3/C正极材料的合成及电化学性能(4)

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(2) LiCoPO4

LiCoPO4为有序的橄榄石型结构，正极材料的理论放电比容量为167 mAhg-1，具有4.8V的高放电平台，是一种电压可以超过4.5V的优秀锂离子电池正极材料，被称为“5V”材料。LiCoPO4的合成条件相对较为简单，且能耗低，所以LiCoPO4在高电池功率领域备受重视。但是，由于LiCoPO4的高电压平台，已超出目前传统电解液能承受的范围，导致电解液容易分解，LiCoPO4的电子导电率和锂离子扩散系数低也导致其循环性能和倍率性能较差，这个因素也限制了其在锂离子电池中的应用。

(3) LiFeBO3

目前商业化的LiCoO2正极材料，由于钴元素自然资源稀少，所以生产成本很高，而且钴元素本身对环境和人们的身体健康有很大的影响，所以对LiCoO2的使用逐渐减少，因此寻找和开发新型的正极材料也是人们关注的重点之一。锂离子过渡金属硼酸盐LiMBO3,M=Fe、Mn、Co)材料作为正极材料受到研究人员的关注[15]。

与LiFePO4相比，LiFeBO3有以下优势：

(1)理论容量容高 (2)导电性好 (3)体积变化率小 (4)质量轻 (5)离子导电率高

而且其结构可同时提供离子导电和电子导电。

但是LiFeBO3对水和氧气都非常敏感，这给它的商业化应用前景带来很大的障碍。以偏硼酸锂和草酸亚铁盐为原料制备这种正极材料，制备方法更简单，也提高了其商业应用生产的可能性。

1.5.3 尖晶石结构正极材料

(1) LiMn2O4

锂锰氧化物主要有层状LiMnO2和尖晶石型LiMn2O4两类。尖晶石型安全性好，易合成，是目前研究较多的锂离子电池正极材料之一。

对锂锰氧化物的制备，存在许多有效的方法，如：高温反应、低温合成及其它一些方法。以锂盐和锰盐为原料，充分混合后在空气中焙烧，制备出尖晶石型LiMn2O4。这种方法工艺成熟，流程简单，易于控制合成条件。尖晶石型LiMn2O4作为锂离子电池正极材料，循环过程中容量会发生缓慢衰减，原因有：(1)锰在电解液中会发生溶解；(2)Jahn-Teller效应导致结构破坏；(3)因为Mn4+的氧化性，高度脱锂后的尖晶石结构不稳定。缓慢衰减会影响其应用，目前通常采用掺杂或包覆等方法对其电化学性能进行改善[16]。