不同前驱体对LiCoPO4/C正极材料的影响(3)
1-2 LiCoO2结构示意图
由于具有稳定的层状结构，LiCoO2表现出了十分不错的电化学性能，其理论容量为274mAh/g，但是当过多的锂脱嵌会破坏材料的晶体结构，使得其实际容量为140~155mAh/g[10,11]。它的优点在于：工作电压较高(3.6V左右)、充放电电压平稳、比容量较高、循环性能优异、能大电流充放电、制备简单等。但是缺点在于世界钴资源贫乏，使得LiCoO2的价格昂贵，且钴的利用率比较低(约50%)；同时钴为重金属，若处理不当会对环境造成严重的污染；LiCoO2材料的抗过充电性能较差，容易在高倍率充放电下分解，放出大量的热量，从而带来安全隐患。因此，这就限制了该材料只能作为小电池来使用，如在笔记本电脑、手机、照相机上使用，故需要新的正极材料来替代应用于大规模电池，如混合电动汽车(HEV)电池等[12]。
1.1.4 锂离子电池的发展
纵观电池发展的历史，可以清晰看出当前世界电池工业发展的三个特点，一是一次电池向蓄电池转化，这符合可持续发展战略；二是绿色环保电池的迅猛发展，其中有锂离子蓄电池、氢镍电池等；三是电池向轻、薄、小的方向进一步发展。在素有已经量产化的可充电池中，锂离子电池的比能量是最高的，特别是一些聚合物锂离子电池，如磷酸铁锂，可实现可充电池的小型化。正因为锂离子电池的体积比能量和质量比能量都比较高，可充且无污染，具备当前电池工业发展的三大特点，因此在一些发达国家中得到了众多的青睐。随着信息时代的发展，特别是移动电话和笔记本电脑的大量使用，给锂离子电池带来了巨大的市场。在锂离子电池中的聚合物锂离子电池以其在安全性上的独特优势，逐步取代了液体电解质锂离子电池，从而成为锂离子电池中的佼佼者。聚合物锂离子电池被誉为 “21世纪的电池”，将开辟新的蓄电池时代，发展前景相当乐观。
锂电池分为锂一次电池和锂二次电池，其中锂二次电池研发分为金属锂二次电池、锂离子电池和锂聚合物电池三个阶段[13]。其中锂离子电池被公认为是最理想的电池，它克服了铅蓄电池、镍镉蓄电池容量小、存在记忆效应、寿命短等缺点，更为重要的是没有铅镉等重金属元素，不会对环境产生污染。因此，开发出绿色无污染的微型电池就成为了当前发展的迫切需要。随着电子产品微型化的迅猛发展，以及电动汽车行业的迫切需求，绿色无污染电源已经称为最为广泛关注的热点。锂离子电池因为其体积小、重量轻、无记忆效应、容量大、绿色环保等优点，具有广泛的应用前景，成为了现在与未来重要的新型清洁能源之一[14-15]。因此，锂离子电池的正极材料的研究具有不可估量的意义。
1.2 LiCoPO4/C正极材料
1.2.1 LiCoPO4正极材料的结构特点
近年来，由于成本低，优良的循环性能，良好的安全性，高容量等众多优点的锂离子电池正极材料橄榄石型的LiMPO4(M =铁，锰，钴，镍)已成为一个热门的研究课题场的新能源材料。其中，LiCoPO4正极材料理论电容量为167mAh/g，等同于锂电极电势约4.8V，有希望成为高功率电动车用5V正极材料[18]。传统的电解液在5V的高压下会分解，然而LiCoPO4电解液的电导率低，性能比较稳定，所以在离子研究方向取得很大的进展[16]，为LiCoPO4材料在5V锂离子电池中的应用中提供可能性。目前人类主要采用金属离子掺杂和碳包覆的方法来改进和提高LiCoPO4材料的电导率和电化学性能。
1.2.2 LiCoPO4正极材料的改性
因为LiCoPO4的电导率比较低，所以要通过各种方法将其改性。
方法一：掺杂金属离子
栗欢欢等[17-18]采用溶胶-凝胶法合成了锰掺杂以及锌掺杂的LiCoPO4正极材料。通过XRD、SEM和电化学性能测试发现掺杂少量的锰、锌离子不仅不影响LiCoPO4的晶格结构，而且能够改善了LiCoPO4作为正极材料电化学性能。掺杂少量时其放电率比不掺杂时高了将近20%。所以通过实验表明掺杂金属离子对正极材料LiCoPO4的电化学性能有了较大的改善。
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