热电池用贫锂相磷酸铁锂正极材料的制备及性能研究

姜义田，许 萍，胡 冉，尹丽君，季柳燕，胡华荣

(1.上海空间电源研究所，上海 200237；2.上海机电工程研究所，上海 201109)

0 引 言

热电池是利用电池本身的加热系统把不导电的固态熔盐类电解质加热熔融呈离子型导体而进入工作状态的一种热激活储备电池，具有激活速度快、贮存时间长、输出功率高、环境适应性强等独特优势[1]。相对于性能突出的锂系负极材料，正极材料的局限性则成为制约热电池发展的最大因素。现阶段能够真正用于生产的正极材料只有FeS2和CoS2，而二者的电压平台仅2 V，热稳定性也相对较差，亟待开发电压更高、安全性更好的材料。

橄榄石结构的LiFePO4材料已经广泛应用于锂离子电池正极材料[2]，其对锂电极电位为3.5 V，是一种为高电位正极材料。相比于其他锂离子电池正极材料，LiFePO4最大的优势在于高温性能，而良好的热稳定性恰恰是作为热电池正极材料的先决条件之一。因此，贫锂相LiFePO4(LixFePO4)或FePO4可以作为热电池正极材料实现正常放电，然而目前对于LixFePO4或FePO4高温电化学性能并没有相关研究报道。通过化学脱锂方式可以大批量制备FePO4材料，但该材料对锂电压将超过4 V，远远超过目前热电池所用熔融盐电解质的分解电压。因此，文中对贫锂相LixFePO4的制备及高温电化学性能的研究。

1 实验部分

1.1 电化学脱锂法制备贫锂相的LixFePO4

与锂离子二次电池使用的LiFePO4正极材料不同的是，热电池使用金属锂负极，不进行首充，激活后直接放电，因此正极必须是发生锂离子嵌入反应的贫锂相LixFePO4材料。……