掺铝的锂离子二次电池正极材料LiV1-xAlxPO4F的制备及其电化学性能

摘要

锂离子电池负极材料的比容量较高,而限制锂离子二次电池比容量提高的是正极材料.目前,以磷酸根聚合阴离子为基础的正极材料[1-4]已经成为研究热点之一,它能够产生比较高的氧化还原电位,同时锂离子扩散的通道大,能够很好地嵌入或脱嵌锂.这主要是由于磷酸根离子的加入,替代了氧离子从而使化合物的三维结构发生了变化,使其具有很好的电化学和热力学稳定性和比较高的比容量[5-7].2002年,J.Barker开发出第一个作为锂离子二次电池正极材料的氟磷酸化合物LiVPO4F[8-10].LiVPO4F属于三斜晶系,其结构包括一个三维结构的框架,建立在磷酸四面体和氧氟次格子里,在这个结构中,有两个结晶位置锂离子可以嵌入.根据文献报道[8],LiVPO4F在0.2C倍率下充放电,首次放电容量为114mAh/g;在0.1C倍率下充放电,循环40次后放电容量为80mAh/g.本文通过高温固相两步反应合成了掺Al的锂离子电池正极材料LiV1-xAlxPO4F,并讨论了Al对正极材料LiVPO4F结构和电化学性质的影响.