丁建武，劉小俊

（武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所，武漢430064）

鋰電池正極材料LiFePO4性能研究進(jìn)展

丁建武，劉小俊

（武漢船用電力推進(jìn)裝置研究所，武漢430064）

LiFePO4是最有發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料之一，它具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，循環(huán)可逆性好，安全無毒等優(yōu)點(diǎn)。但由于其電導(dǎo)率低和Li+擴(kuò)散系數(shù)小，導(dǎo)致在大倍率充放電時(shí)性能較差，阻礙了在大功率電池領(lǐng)域的應(yīng)用。本文結(jié)合LiFePO4的結(jié)構(gòu)和充放電原理，闡述了表面包覆、摻雜、粒度控制等改性手段，以及添加導(dǎo)電劑等對LiFePO4性能的影響。改性是提高其倍率性能的有效手段，提高了LiFePO4顆粒表面和內(nèi)部的導(dǎo)電性；添加導(dǎo)電劑，可以形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步提高了LiFePO4作為鋰電池正極材料的電化學(xué)性能。

鋰離子電池 正極材料 LiFePO4 改性 導(dǎo)電劑

0 引言

近年來，鋰離子電池碳負(fù)極材料的性能不斷得到改善，電解質(zhì)的研究也取得了很大進(jìn)展，而正極材料的發(fā)展則相對較為緩慢，制約著鋰離子電池整體性能的提高。因此，研究和開發(fā)高性能的正極材料成為鋰離子電池現(xiàn)階段發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。橄欖石型LiFePO4因其電化學(xué)性能優(yōu)良、環(huán)境友好、原材料來源廣泛等優(yōu)點(diǎn)成為鋰離子電池正極材料的研究焦點(diǎn)。與傳統(tǒng)的鋰離子二次電源正極材料LiCoO2、LiNO2、LiMn2O4相比，LiFePO4正極材料具有相對較高的比容量（170 mAh/g）、穩(wěn)定的工作電壓（3.5 V），且熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，以及安全性能突出，是極具發(fā)展前景的綠色環(huán)保材料。然而由于LiFePO4本征電子電導(dǎo)率低(10-8～10-10S/cm)及Li+擴(kuò)散速率小(1.8×10-14cm2/s)，導(dǎo)致在大倍率充放電時(shí)性能較差。針對如何提高LiFePO4倍率性能，已有大量的學(xué)者進(jìn)行了研究，采用的方法主要包括顆粒表面包覆導(dǎo)電材料、合成過程中摻雜金屬離子或陰離子、通過改變合成工藝控制粒徑以及添加適宜的導(dǎo)電劑等方法。

1 LiFePO4的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

橄欖石型LiFePO4，屬于正交晶系Pnmb空間點(diǎn)群，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在LiFePO4的晶體結(jié)構(gòu)中，O以稍微扭曲的六方緊密堆積方式排列，Li和Fe分別占據(jù)八面體的4a位和4c位，形成FeO6八面體和LiO6八面體；P占據(jù)四面體的4c位，形成PO4四面體。在bc平面上，交替排列的FeO6八面體通過共用頂點(diǎn)的一個(gè)O相連，構(gòu)成FeO6層。在FeO6層之間，相鄰的LiO6八面體在b方向上通過共用棱上的兩個(gè)O相連成鏈。每個(gè)PO4四面體與FeO6八面體共用棱上的兩個(gè)O，同時(shí)又與兩個(gè)LiO6八面體共用棱上的O。Li+在4a位形成共棱的連續(xù)直線鏈，并平行于c軸，從而使Li+具有二維的可移動(dòng)性，充放電時(shí)能夠自由地脫嵌[2]。此外，強(qiáng)的P-O共價(jià)鍵形成離域的三維立體化學(xué)鍵，使LiFePO4具有很好的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。

2 LiFePO4的充放電機(jī)理

根據(jù)Padhi等[3]人的研究： LiFePO4充放電反應(yīng)是在LiFePO4和FePO4兩相間進(jìn)行的。充電時(shí)， LiFePO4中的Li+脫嵌出來轉(zhuǎn)變?yōu)镕ePO4；放電時(shí)，Li+嵌入到FePO4中形成LiFePO4。其充放電反應(yīng)如下：

在LiFePO4充放電過程中，晶體中PO43-的存在限制了Li+的移動(dòng)空間范圍，使得Li+的脫嵌只能是二維的移動(dòng)過程。因此LiFePO4的電子電導(dǎo)率、離子擴(kuò)散率都比較低，在大電流充放電時(shí)容量損失較大。針對這種現(xiàn)象，研究者提出了不同的假設(shè)來進(jìn)行解釋。Padhi等[3]認(rèn)為在LiFePO4充放電過程中單位界面面積的Li+傳輸速度是固定的，界面由顆粒外部向內(nèi)部移動(dòng)，面積不斷縮小。當(dāng)所有界面面積之和不足以支持放電電流時(shí)放電終止。放電電流越大，可嵌入LiFePO4顆粒中的Li+濃度就越小，LiFePO4的容量損失就越嚴(yán)重。Andersson等[4]認(rèn)為與Li+的脫嵌機(jī)理有關(guān)。給出了2種可能的Li+脫嵌模型：1)半徑模型，大顆粒中心部位的活性物質(zhì)沒有參加反應(yīng)從而造成容量損失。2)馬賽克模型，在充放電過程中形成分散于顆粒中的許多不活躍區(qū)域，而且在這些區(qū)域的表面形成的無定形膜，阻止它們在以后的循環(huán)中參加反應(yīng)，從而造成容量損失。Wang等[5]認(rèn)為在Li+脫嵌過程中，LiFePO4沿著b軸方向伸展，最終張力過大導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生形變而出現(xiàn)裂縫。裂縫的出現(xiàn)導(dǎo)致極化加劇，而且不利于顆粒與導(dǎo)電劑或集流體間電子接觸，從而造成容量損失。

3 LiFePO4的改性方法

目前對LiFePO4的改性研究主要集中在提高電導(dǎo)率和Li+擴(kuò)散系數(shù)這兩個(gè)方面，方法主要有3種：1)表面包覆：在LiFePO4顆粒表面包覆導(dǎo)電材料，如碳、金屬單質(zhì)或其他導(dǎo)電材料等，制備成復(fù)合材料，增加顆粒間的導(dǎo)電性；2)摻雜：在合成LiFePO4過程中加入一些其他元素，使其分散到顆粒內(nèi)部以增加晶胞體積，從而擴(kuò)大Li+的擴(kuò)散通道，提高Li+的擴(kuò)散速率，達(dá)到增大LiFePO4導(dǎo)電性的目的；3)粒度控制：通過改進(jìn)合成工藝等方法制備粒徑較小的LiFePO4顆粒，增大比表面積，減小極化作用，提高顆粒內(nèi)部的導(dǎo)電性。

3.1 表面包覆

表面包覆可改善LiFePO4顆粒的分散性和熱穩(wěn)定性，提高顆粒表面導(dǎo)電性，是改善鋰離子電池正極材料LiFePO4性能的重要手段[6]。通常包覆在LiFePO4顆粒表面的材料必須滿足以下2點(diǎn)：1）導(dǎo)電性優(yōu)良；2）在電解液中和充放電過程中結(jié)構(gòu)能夠保持穩(wěn)定。

碳滿足以上兩點(diǎn)且成本低廉，是目前最常用的包覆材料。LiFePO4顆粒表面包覆適量的碳對其晶體結(jié)構(gòu)不僅沒有影響，還可以起到以下幾方面作用：1)作為成核劑，阻止煅燒過程中LiFePO4晶粒聚集，減小顆粒粒徑；2)作為還原劑，阻礙Fe2+的氧化，減少雜質(zhì)的生成；3)作為導(dǎo)電劑，提高顆粒間的導(dǎo)電性。朱令之等[7]以葡萄糖為碳源制備碳包覆磷酸鐵鋰(LiFePO4/C)，產(chǎn)物無明顯的雜質(zhì)相，在0.1C、0.5C、2.0C下的首次放電比容量分別為139.4 mAh/g、120.4 mAh/g和102.0mAh/g，第30次循環(huán)的放電比容量分別為138.0 mAh/g、121.9 mAh/g和92.4mAh/g。程科等[8]以水溶性酚醛樹脂為碳源，采用高溫固相法制備出的球形納米顆粒LiFePO4/C，表面均勻包覆一層厚度約5 nm的類碳層，在20 C下首次放電容量為105 mAh/g，且循環(huán)50次幾乎無衰減。

除了碳，一些金屬單質(zhì)如銀、銅、鋅等的包覆，同樣可以在不改變晶體結(jié)構(gòu)的情況下提高LiFePO4的電化學(xué)性能。張露露等[9]以化學(xué)鍍(ELP)和真空熱分解(VTD)工藝制得了LiFePO4/Ag。結(jié)果表明，真空熱分解所制得的銀顆粒更小且分布更均勻。與純LiFePO4相比，復(fù)合材料的首次不可逆容量有所降低，比容量增加。在實(shí)際制備過程中，通常采用碳和金屬單質(zhì)共包覆，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。華寧等[10]用碳熱還原法制備了LiFePO4/C以及Zn摻雜的LiFePO4/C。結(jié)果表明，Zn摻雜不改變LiFePO4的晶體結(jié)構(gòu)。在充放電過程中，Zn2+可以減少晶體體積收縮，為Li+的擴(kuò)散提供較大的空間，使其充放電性能特別是較高倍率下的循環(huán)特性得到提高。

最近，人們發(fā)現(xiàn)一些導(dǎo)電高分子材料如聚吡咯(PPy)、聚乙烯(PANI)、聚乙烯醇（PVA）等不僅便宜而且包覆在LiFePO4表面之后還能提高材料的倍率性能。任麗等[11]采用化學(xué)氧化法，以吡咯為單體在LiFePO4顆粒表面進(jìn)行原位聚合制備了PPy/LiFePO4復(fù)合材料。PPy的加入提高了LiFePO4的電子電導(dǎo)率，從而提高了活性物質(zhì)有效利用率，當(dāng)PPy質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17%，充放電電流為0.1 mA時(shí)，PPy/LiFePO4復(fù)合材料最高放電比容量達(dá)163 mAh/g，50次循環(huán)之后放電比容量仍為初始時(shí)的94.9%，放電比容量有明顯提高。

3.2 摻雜

對LiFePO4進(jìn)行表面包覆只是外在地改變了材料的導(dǎo)電性，增加了LiFePO4顆粒間的緊密性和導(dǎo)電性，但是對晶體內(nèi)部的導(dǎo)電性和離子傳導(dǎo)性改善不大。為了提高材料內(nèi)部的質(zhì)子傳導(dǎo)性，通常的做法是是在LiFePO4內(nèi)部摻入某些雜質(zhì)離子，造成LiFePO4晶格缺陷，從而提高Li+的擴(kuò)散系數(shù)，提高材料內(nèi)部的本征電導(dǎo)率?，F(xiàn)階段已研究的摻雜制備法主要包括對LiFePO4的Li位、Fe位和陰離子進(jìn)行摻雜改性。

Chung等[12]最早對LiFePO4的Li位摻雜進(jìn)行了研究。將高價(jià)金屬離子（如W6+、Nb5+、Zr4+、Ti4+、Al3+、Mg2+）摻入Li位后，LiFePO4的電導(dǎo)率提高了8個(gè)數(shù)量級(jí)。隨后許多研究者對LiFePO4的Li位摻雜也進(jìn)行了研究。陸曉挺等采用Na摻雜，形成了Li0.97Na0.03FePO4固溶體，LiFePO4晶格中Li+一維擴(kuò)散通道增大，使電荷轉(zhuǎn)移電阻減小了約2/3，Li+的擴(kuò)散系數(shù)提高了3~4倍。龐秀芬等選用Al(OH)3為摻雜鋁源制備了Li0.97Al0.01FePO4材料，與未摻雜時(shí)相比，表現(xiàn)出更高的比容量和更好的循環(huán)性能。在室溫和0.1C倍率恒電流充放電條件下，Li0.97Al0.01FePO4的首次放電比容量為134.0 mAh/g，循環(huán)20次后放電比容量仍能達(dá)到129.21 mAh/g。

王德宇等研究發(fā)現(xiàn)Fe位摻雜能夠提高電子電導(dǎo)率和改善Li+傳輸?shù)乃俾?。這主要是因?yàn)閾诫s離子導(dǎo)致了微區(qū)結(jié)構(gòu)的畸形，使LiFePO4的能帶發(fā)生變化，減小了禁帶的寬度，從而提高了材料的電子電導(dǎo)率得。當(dāng)然，結(jié)構(gòu)畸變還可能影響Li+的結(jié)合能和遷移通道，從而影響Li+的遷移速率。左晶等用共沉淀法合成了Zn摻雜的LiFe0.67Zn0.33PO4復(fù)合正極材料。Zn的摻雜細(xì)化了晶粒尺寸，提高了導(dǎo)電率和Li+的擴(kuò)散速率。樣品以0.2C、0.5C和1.0C循環(huán)50次后，容量保持率分別為95.2%、82.9%和79.9%。

朱令之等考察了不同元素的Fe位摻雜對LiFePO4性能的影響。結(jié)果表明，與碳包覆LiFePO4材料相比較，Ti的摻雜使Li+的擴(kuò)散系數(shù)提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到4.117×10-9cm2·s-1，循環(huán)30次后保持率達(dá)92%。

與Li、Fe位摻雜相比，陰離子摻雜研究起步稍晚，它主要包括基團(tuán)取代、O位取代和P位取代。Liao等認(rèn)為F可以摻雜到LiFePO4晶格中而形成LiFe(PO4)1－xF3x，這種材料顯示出了非常好的電化學(xué)性能，在10C下放電比容量在110 mAh/g 以上。龍?jiān)骑w等用碳熱還原法制備了LiFePO4-xFx/C復(fù)合正極材料。研究表明，摻雜少量的F可以減少電極極化，降低電荷轉(zhuǎn)移電阻，增大Li+的擴(kuò)散速率。

3.3 粒徑控制

LiFePO4粒徑的大小對其容量有明顯的影響。在充放電過程中，LiFePO4顆粒徑越大，Li+的固相擴(kuò)散路程就越長，擴(kuò)散速率降低，其容量提高就會(huì)受到限制；粒徑越小，比表面積越大，與電解液接觸越充分，越有利于Li+擴(kuò)散面積的擴(kuò)大，從而縮短Li+的遷移路徑，增大Li+的脫嵌速率，進(jìn)而提高LiFePO4中Li+的擴(kuò)散系數(shù)。但是粒徑太小，LiFePO4材料的振實(shí)密度降低，從而使得整個(gè)電池的能量密度減小。因此，有效調(diào)控LiFePO4的晶粒尺寸是改善LiFePO4電化學(xué)性能的重要方面。羅國恩等以原位聚合聚吡咯控制結(jié)晶法合成的介孔FePO4/PPy為前驅(qū)體制備出的LiFePO4/C與FePO4/PPy前驅(qū)體有相似的形貌，材料粒徑較小，分布均勻，且循環(huán)過程中容量保持率高。

此外，適宜的燒結(jié)方式有利于減少顆粒團(tuán)聚，控制粒度。牟菲等對LiFePO4/C復(fù)合前驅(qū)體，分別采用靜態(tài)氮?dú)鈿夥?、?dòng)態(tài)氮?dú)鈿夥蘸挽o態(tài)真空三種燒結(jié)方式進(jìn)行碳熱還原合成LiFePO4/C復(fù)合正極材料。結(jié)果表明，燒結(jié)方式對所得材料的結(jié)晶度、晶粒大小、碳含量、合成溫度以及電化學(xué)性能均有顯著影響。真空燒結(jié)所得材料結(jié)晶度高，而動(dòng)態(tài)氮?dú)鈿夥諢Y(jié)對材料顆粒細(xì)化及均勻化都有明顯影響，同時(shí)也能有效促進(jìn)Li+的擴(kuò)散速率。動(dòng)態(tài)氮?dú)鈿夥諢Y(jié)可將材料的燒結(jié)溫度降低到500℃，且所得材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能：0.5C倍率下循環(huán)首次放電比容量達(dá)到163.4 mAh/g，50次循環(huán)后容量保持率為99.02%。

4 導(dǎo)電劑

雖然上述改性方法對于LiFePO4的導(dǎo)電性和充放電性能有了明顯提高，但是在電池漿料的制備過程導(dǎo)電劑的加入仍是必不可少的。添加導(dǎo)電劑，可以使其在LiFePO4中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，收集微電流，減小電極的接觸電阻，加速電子的遷移速率，從而提高LiFePO4的充放電性能。

常用的導(dǎo)電劑有碳黑、石墨、碳纖維、金屬纖維等。高結(jié)構(gòu)炭黑顆粒細(xì)，網(wǎng)狀鏈堆積緊密、比表面積大，有利于在電極中形成鏈?zhǔn)綄?dǎo)電結(jié)構(gòu)。其中在眾多炭黑種類中以乙炔黑（AB）為最佳。一般認(rèn)為，乙炔黑晶格化程度低，鋰離子在其中嵌入與脫出的吉布斯自由能相差不大；又因?yàn)橐胰埠诘膶?dǎo)電率較大，且電阻放熱較小，故其影響電池安全性的程度較小。石墨和碳纖維具有導(dǎo)電性好、密度小、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以及化學(xué)穩(wěn)定性等特性，也常被用作鋰離子電池正極材料的導(dǎo)電劑。碳納米管作為一種納米纖維材料，有很高的長徑比，較大的比表面積和好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能，理論上是鋰離子電池理想的導(dǎo)電劑。鄧凌峰等比較了用粒狀導(dǎo)電碳黑和線狀碳納米纖維分別作為導(dǎo)電劑對鋰電池性能的影響，研究顯示碳納米纖維在電極中更易形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，制作而成的鋰電池性能更優(yōu)。另外，除了用單一材料作為導(dǎo)電劑，還可以將導(dǎo)電劑復(fù)合化，綜合兩組分、三組分甚至更多組分導(dǎo)電劑的優(yōu)勢，形成協(xié)同效應(yīng)。張慶堂等研究了乙炔黑和碳納米管復(fù)合的雙組分導(dǎo)電劑，乙炔黑促進(jìn)了碳納米管的分散并阻礙分散好的碳納米管的再次團(tuán)聚，有利于碳納米管在正極材料中均勻分散，提高了復(fù)合電極的循環(huán)穩(wěn)定性。

導(dǎo)電劑的含量對于提高LiFePO4的充放電性能也有明顯的影響。導(dǎo)電劑含量太低則難以形成有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，不能形成足夠的電子導(dǎo)電通道，不利于大電流充放電；含量太高則降低了活性物質(zhì)的相對含量，使電池的體積比容量降低。導(dǎo)電劑的分散程度對材料性能也有明顯的影響。Dominko等的研究表明，添加2 wt%均勻分散的碳黑比添加10 wt%不均勻分散的碳黑的電化學(xué)性能好。Kuroda等研究也得出了類似的結(jié)論。

范長嶺等以LiFePO4/C作為正極活性材料，以電導(dǎo)率更大的聚苯胺（PAn）替代AB作為導(dǎo)電劑進(jìn)行了恒電流充放電試驗(yàn)，研究表明，相對于AB來說，以PAn做導(dǎo)電劑LiFePO4/C的極化程度降低，充放電比容量在不同電流密度下都有所增加。張潔等研究了科琴黑(KB)添加量以及KB在LiFePO4正極漿料中分散方式對電極片涂層附著力及其電池充放電、循環(huán)性能的影響，對比了KB和AB導(dǎo)電劑LiFePO4電池的電化學(xué)性能。研究結(jié)果表明，高速剪切可以有效解決KB在LiFePO4電極漿料制備過程中易于團(tuán)聚的問題，改善電池漿料分散性，提高正極片涂層附著力；KB添加量過高過低都會(huì)對電池性能造成影響，當(dāng)KB的添加量為3%時(shí)，1C倍率下的放電比容量高達(dá)約141 mAh/g。

5 總結(jié)與展望

LiFePO4是現(xiàn)階段最具有發(fā)展前景的鋰離子電池正極材料之一。雖然由于其晶體原子的緊密堆積方式導(dǎo)致Li+的擴(kuò)散系數(shù)和電導(dǎo)率低，大電流充放電性能較差，阻礙了大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。但是，研究證明通過在LiFePO4顆粒表面包覆導(dǎo)電材料、在合成過程中摻雜其它元素、優(yōu)化合成工藝等改性方法以及在電池漿料的制備過程中添加適宜的導(dǎo)電劑均能極大地提高其在大電流充放電條件下的電化學(xué)性能，有力的推動(dòng)了其商業(yè)化進(jìn)程。

表面包覆導(dǎo)電材料，改善了LiFePO4顆粒之間的電子傳導(dǎo)性能；摻雜其它元素，造成晶格缺陷，從而提高顆粒內(nèi)部的電化學(xué)性能。因此可考慮將包覆改性和摻雜改性結(jié)合使用，同時(shí)改變LiFePO4顆粒間和顆粒內(nèi)部的電導(dǎo)率和Li+擴(kuò)散系數(shù)，從而更進(jìn)一步提高LiFePO4的電化學(xué)性能。配合包覆、摻雜等改性方法，探求新的合成方法和簡單有效的生產(chǎn)工藝，研究及添加合適的導(dǎo)電劑，實(shí)現(xiàn)提高LiFePO4性能的最優(yōu)組合。隨著研究的不斷進(jìn)行，有望實(shí)現(xiàn)LiFePO4作為鋰離子電池正極材料的大規(guī)模商品化應(yīng)用。

[1] 熊學(xué). 鋰離子電池正極材料LiFePO4的研究進(jìn)展[J].湖南有色金屬, 2010. 26(6): 28 – 31.

[2] 趙新兵, 謝健. 新型鋰離子電池正極材料LiFePO4的研究進(jìn)展 [J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2007, 43(1): 69 –76.

[3] Padhi A K, Nanjundaswamy K S, Goodenough J B. Phospho-olivines as positive - electrode materials for rechargeable lithium batteries[J]. J Electrochem Soc, 1997,144 (4):1188 – 1194.

[4] Andersson A S, Thomas J O. The source of first –cycle capacity lost in LiFePO4[J]. J Power Sources, 2001, 97: 498 – 502.

[5] Wang D Y, Wu X D, Wang Z X, et a1. Cracking causing cyclic instability of LiFePO4cathode material[J]. J Power Sources, 2005, 140(1): 125 – 128.

[6] 吳超, 秦銀平, 崔永麗等. 鋰離子電池正極材料表面包覆的進(jìn)展[J]. 電池, 2010, 40(06): 336 – 338.

[7] 朱令之, 韓恩山, 曹吉林. 三氧化二鐵作為鐵源制備碳包覆磷酸鐵鋰[J]. 電池, 2012, 42(6): 318 –320.

[8] 程科，王曉冬，蘭亞超等. 高倍率性能磷酸亞鐵鋰/碳正極材料的制備與表征[J]. 復(fù)合材料學(xué)報(bào), 2013, 30 (1): 135 – 140.

[9] 張露露, 楊學(xué)林, 游敏等. 銀的添加方式對LiFePO4性能的影響[J]. 材料導(dǎo)報(bào), 2009, 23(3): 42 – 45.

[10] Hua Ning. Synthesis and electrochemical characterizations of Zinc-doped LiFePO4/C by carbothermal reduction[J]. Journal of Inorganic Materials, 2010, 25(8): 887 – 891.

[11] 任麗, 韓楊. 聚吡咯/磷酸鐵鋰復(fù)合正極材料的制備與表征[J]. 復(fù)合材料學(xué)報(bào), 2012, 29(005): 41 – 46.

[12] Chung S . Electronically conductive phospho-olivines as lithium storage electrodes[J]. Nature materials, 2002, 1(2): 123 – 128.

Review on Performance of LiFePO4 Cathode Material

Ding Jianwu, Liu Xiaojun
(Wuhan Institute of Marine Electric Propulsion, Wuhan 430064, China)

LiFePO4 is one of the most promising lithium ion batteries cathode materials with advantages of stable structure, good cycle reversibility, safety and non-toxic, but its poor electrochemical performances with low electronic conductivity and small Li+ diffusion coefficient confine the applications to the field of high-power batteries. Combining with the structure of LiFePO4 and charging/discharging principle, several measures, which affect the performance of LiFePO4, such as modifications, e.g. surface coating, ion doping, compound particle size controlling, and conductive additives are reviewed. Modifications improve surface and internal electrical conductivity of the LiFePO4 particles, increasing the rate performance; conductive additives form conductive network, and further improve the electrochemical performance of LiFePO4 as lithium battery cathode material.

Lithium ion batteries; cathode material, LiFePO4; modification, conductive additives

TM912.9

A

1003-4862（2014）03-0045-05

2013-06-15

丁建武（1985-），男，碩士，助理工程師，研究方向：動(dòng)力電池。