导电聚合物在正极材料LiFePO4上的应用及进展

侯春平， 马　勇，董祥芝，张秋禹

(1. 西北工业大学 理学院应用化学系, 西安 710129; 2. 宁夏博尔特科技有限公司, 银川 750002)



导电聚合物在正极材料LiFePO4上的应用及进展

侯春平1,2， 马勇1，董祥芝1，张秋禹1

(1. 西北工业大学 理学院应用化学系, 西安 710129; 2. 宁夏博尔特科技有限公司, 银川 750002)

主要介绍了国内外在导电聚合物材料包覆改性LiFePO4方面的研究进展，包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等导电聚合物对LiFePO4改性及作用机理。同时，还分析了导电聚合物包覆改性存在的问题，并对将来的发展做了展望。

导电聚合物；锂离子电池；正极材料；LiFePO4；包覆掺杂

0　引　言

自1997年Padhi等[1]首次报道了具有橄榄石结构的LiFePO4以来，作为最有希望得到广泛应用的锂离子电池正极材料之一，LiFePO4得到广泛的关注，成为研究热点。这是因为LiFePO4具有安全无毒、热稳定性好、容量高以及成本低等优点。LiFePO4的理论比容量为170 mAh/g，具有3.4 V(vs.Li+/Li)的放电电压平台。相比其它正极材料而言，LiFePO4在过充或短路情况下更稳定，能够承受高温而不分解。

1　LiFePO4的结构和性能特点

磷酸铁锂的结构具有橄榄石结构，属于正交晶系，空间群为Pmnb。图1为LiFePO4结构示意图。在 LiFePO4中强的P—O 共价键形成离域的三维立体化学键，使得LiFePO4具有很强的热力学和动力学稳定性；且由于O原子与P 原子形成较强的共价键，削弱了O与Fe的共价键(即诱导效应)，降低了Fe3+/Fe2+的氧化还原的Fermi能级，使Fe3+/Fe2+电位变为3.42 V(vs.Li+/Li)。此电压较为理想，因为电压过高会导致电解质分解，而电压过低又会牺牲能量密度。

图1　LiFePO4的结构示意图

Fig 1 Schematic illustration of crystal structure of LiFePO4

LiFePO4电池的氧化还原反应放热温度大于400 ℃，而LiMn2O4电池的氧化还原反应放热温度大250 ℃，LiCoO2电池的氧化还原反应放热温度大约为150 ℃。……