Li2FeSiO4锂离子电池正极材料改性研究进展

赵莹莹 毕晓龙 常龙娇 魏安潞 杨 威 杨瑞芬

(渤海大学 化学与材料工程学院，辽宁 锦州 121013)

近年来，Li2FeSiO4(LFS)作为一种新型聚阴离子正极材料，具有高安全性、高能量密度、低成本、热稳定性好、环境友好等特点，受到众多研究者的广泛关注[1-6]。NYTÉN等利用高温固相法首次合成了具有正交晶系Pmn21空间群的Li2FeSiO4材料[7，8]。Li2FeSiO4材料的框架在力学上极其稳定，因而具有良好的循环稳定性[9]。然而，相比于其他传统正极材料，Li2FeSiO4的电子导电率和锂离子扩散系数较低[10-14]，Li2FeSiO4正极材料在高倍率充放电时性能不佳。

目前，对Li2FeSiO4材料合成和改性的研究重点主要集中在多相、多位掺杂和复合材料合成等方面。通过掺杂可诱导晶格畸变，提高Li2FeSiO4颗粒间的电子导电性和本征电导率，从而减轻循环过程中材料结构退化的问题。包覆材料可与Li2FeSiO4基体之间形成导电联结网络，对提高Li2FeSiO4材料的导电性尤为重要。此外，合成纳米级的Li2FeSiO4材料有利于锂离子的快速脱嵌，可以为嵌锂脱锂过程产生的体积变化提供充足的缓冲空间。特别地，合成大表面积且分级多孔的Li2FeSiO4正极材料更利于为锂离子的快速脱嵌提供更多的电化学活性位点，可以在有效减小浓差极化的基础上确保材料容量的充分释放。本文以提高材料的电化学性能为出发点，对近年来Li2FeSiO4正极材料的部分改性措施进行了详细综述，主要包括材料纳米化、导电材料复合、形貌控制和不同位点元素掺杂。

1 材料纳米化

纳米材料的小孔径效应和表面效应与化学电源的中活性材料有着密切关联，作为电极材料纳米化后，材料的表面积增大，电流密度减低，极化特征也会减少，从而导致正极材料电池的容量增大，可使电池具有更好的电化学活性。……