如何設計5V高電壓鋰離子電池

　　Sun等人［29］制備出Co（OH）2，再進行固態反應制備出200nm~400nm左右的具有非晶碳表面涂層的LiCoPO4，其在0.2C的速率下第一次放電容量為108.9 mAh/g。Li等人［30］用微波加熱反應的辦法制備出約150nm大小的具有非晶碳涂層的納米LiCoPO4顆粒，在3V~5.1 V間首次放電容量達144 mAh/g，30次循環后容量仍未72.6 mAh/g，而無非晶碳涂層的LiCoPO4容量分別僅為93.3 mAh/g和19.4 mAh/g。Wang等人［31］利用熱水法制備出刺猬狀的具有非晶碳涂層的LiCoPO4，約20nm直徑的LiCoPO4納米線自組裝成球狀顆粒，首次放電容量達136 mAh/g，且50次循環后保留有約91%的容量。Liu等人［32］用噴射熱解法制備出中空的具有非晶碳涂層的球狀LiCoPO4顆粒，顆粒大小約70nm，在0.1C速率下放電容量為123 mAh/g，20次循環后保留有97%的容量。

　　除納米化和碳涂層外，研究者也試圖利用摻雜、使用電解液添加劑等辦法提高LiCoPO4的電化學性能。Jang等人［33］制備摻雜Fe的Li1.02（Co0.9Fe0.1）0.98PO4，并進一步在其表面制備LiFePO4涂層，首次放電容量為122 mAh/g，且20次后容量保留70%。Allen等人［34］制備出摻雜有Fe的Li0.92Co0.8Fe0.2PO4，并在電解液中添加1% HFiP，在2.5V~5.3 V間充放電循環10次后容量保留100%，循環500次后容量仍保留80%。Sharabi等［35］使用具有SiO2的分隔層，獲得了較好的循環性能。可能的原因為分隔層中SiO2能消耗電解液中的微量HF，從而提高循環性能。Xie［36］等人嘗試用固態Li1+x+yAlxTi2-xSiyP3- yO12 （LATSP）作為電解液和分隔層，在LATSP上沉積一層LiCoPO4薄膜，且獲得了電化學性能。盡管固態LATSP具有很高的電化學勢窗口，但其 Li離子擴散系數很低，且不能與活性材料顆粒具有很好的接觸，所以使用其作為電解液材料還需要進一步的實驗開發。

　　4 展望

　　總的來講，5V高電壓陰極材料因其更高的能量密度，具有更大的開發潛力和市場前景，尤其是在需要提供高電壓高能量的應用中，例如對于電動汽車電池，高電壓陰極材料意味著串聯更少的單電池、更小的總電池體積和更輕的電池質量、以及更高的能量。隨著近些年來不斷的研究提高，5V高電壓陰極材料會在不久的幾年內進入市場，尤其是具有類尖晶石結構的LiMn1.5Ni0.5O4，兼具高電壓和良好的循環性能。然而對于類橄欖石結構的LiMPO4（M=Co，Ni），盡管具有更高的理論容量，但其循環性能仍需要極大的提高才能有好的應用前景。