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1、LiFePO4虽然具有结构稳定，安全，无污染且价格便宜等优点，但还虽然具有结构稳定，安全，无污染且价格便宜等优点，但还是存在着锂离子的扩散系数小，电子导电率低等缺点，导致其室温下是存在着锂离子的扩散系数小，电子导电率低等缺点，导致其室温下的循环性能以及高倍充放电性能不是很好。的循环性能以及高倍充放电性能不是很好。针对针对LiFePO4材料导电性材料导电性差的特点，目前研究者们主要从以下几个方面的措施来改善差的特点，目前研究者们主要从以下几个方面的措施来改善:包覆导电层包覆导电层离子掺杂离子掺杂提高比表面积提高比表面积通常用高价态的金通常用高价态的金属阳离子如属阳离子如Mg2+、Al3+、Ti4
2、+等进行等进行掺杂，掺杂后产生掺杂，掺杂后产生的空穴表现比电子的空穴表现比电子好得多的可移动性，好得多的可移动性，材料导电性得到明材料导电性得到明显提高。显提高。通常利用碳包覆，碳的通常利用碳包覆，碳的加入除了能够增强电极加入除了能够增强电极材料的导电性能外，在材料的导电性能外，在产物结晶过程中还充当产物结晶过程中还充当了成核剂，减小了产物了成核剂，减小了产物的粒径。此外还有聚合的粒径。此外还有聚合物包覆，物包覆，RuO2包覆等包覆等通过提高材料的比表面积，通过提高材料的比表面积，可以增大扩散界面散界面可以增大扩散界面散界面面积，同时缩短面积，同时缩短Li+在颗在颗粒内部的扩散路径，从而粒内部
3、的扩散路径，从而提高活性材料的利用率，提高活性材料的利用率，通常将材料做成纳米尺寸通常将材料做成纳米尺寸颗粒或高比表面积的多孔颗粒或高比表面积的多孔材料来实现。材料来实现。碳包覆碳包覆u碳添加至合成前驱体的方法是首先由碳添加至合成前驱体的方法是首先由Goodenough组的组的Ravet等等1提提出来的。其作用有三：出来的。其作用有三：作为还原剂，在较低温度下避免形成三价作为还原剂，在较低温度下避免形成三价相；相；阻止颗粒间的接触，防止产生异常晶粒长大；阻止颗粒间的接触，防止产生异常晶粒长大；增强颗粒内增强颗粒内部及颗粒间的电子电导。部及颗粒间的电子电导。1 N.Ravet,J.B.Goode
4、nough and S.Besner.TheElectrochemicalSocietyandtheElectrochemicalSocietyofJapanMeetingAbstracts.Honolulu,HI:InternationalSocietyofElectrochemistry.1999,99(10):17222 Sung Woo Oh, Seung-Taek Myung, Seung-Min Oh, Kyu Hwan Oh, Khalil Amine, Bruno Scrosati and Yang-Kook Sun DoubleCarbonCoatingofLiFePO4as
5、HighRateElectrodeforRechargeableLithiumBatteriesAdvancedMaterials.2010,43(22):4842-4845Yang-Kook Sun2Yang-Kook Sun2等利用双层等利用双层碳包覆合成了高倍率的磷酸铁碳包覆合成了高倍率的磷酸铁锂材料，即先合成锂材料，即先合成C C包覆的包覆的FePOFePO4 4，再用，再用LiLi2 2COCO3 3和碳源进行二和碳源进行二次包覆。材料次包覆。材料10C10C，20C20C分别能分别能达到理论容量的达到理论容量的68%68%，47%47%。提高比表面积提高比表面积除纳米粒径的除纳米粒
6、径的LiFePO4外外1，孔状结构的，孔状结构的LiFePO4也是研究的热点，也是研究的热点，因为孔状相互交联的结构提供了更多的锂离子活性位置，确保了离子有较因为孔状相互交联的结构提供了更多的锂离子活性位置，确保了离子有较好的扩散性能，同时为固态电子的迁移提供了很好的导电性。此外还可以好的扩散性能，同时为固态电子的迁移提供了很好的导电性。此外还可以减轻循环过程中因体积膨胀引起的材料本身结构的破坏，保证了电池的循减轻循环过程中因体积膨胀引起的材料本身结构的破坏，保证了电池的循环寿命，提高电极材料大电流放电的性能。环寿命，提高电极材料大电流放电的性能。1 Murugan, A. V.; Mural
7、iganth, T.; Ferreira, P. J.; Manthiram, A.Inorg.Chem.2009,48,946952.2 Yingke Zhou, Jie Wang, Yuanyuan Hu, Ryan OHayre and Zongping Shao AporousLiFePO4andcarbonnanotubecomposite Chem.Commun.,2010,46,7151-7153YingkeZhou等等2用多壁碳用多壁碳纳米管和柠檬酸铁先超声混纳米管和柠檬酸铁先超声混合，再加磷酸二氢铵合成了合，再加磷酸二氢铵合成了具有良好性能的多孔的具有良好性能的多孔的LiFe
8、PO4和碳纳米管复合材和碳纳米管复合材料。这种材料料。这种材料10mAh/g放电放电容量容量159mAh/g，1000mA/g放电放电110mAh/g。 2008年，Zhou haoshen课题组通过原位聚合法合成得到了壳-核结构的碳包覆LiFePO4纳米复合物。该材料具有较高的比容量，良好的充放电倍率，但由于做为碳源的苯胺，具有毒性且会造成环境污染，所以很难产业化。LiFePO4最新研究进展最新研究进展Angew. Chem. 2008, 120, 7571 7575Angew. Chem. 2008, 120, 7571 7575壳-核结构碳包覆LiFePO4合成示意图壳-核结构碳包覆Li
9、FePO4的SEM和TEM表征 2009年， Zhou haoshen 课题组又利用电纺丝技术合成了碳包覆的LiFePO4纳米线，是LiFePO4合成技术的又一突破。ACSAppl.Mater.Interfaces2009,2,212.ACSAppl.Mater.Interfaces2009,2,212.电纺丝技术得到的LiFePO4纳米线 2010年，Hyun-Kon Song课题组中空的球形二级结构LiFePO4纳米颗粒。该结构有利于Li+的嵌入与脱嵌，使材料具有较好的倍率性，但其较低振实密度限制了它的应用。Chem. Commun., 2010, 46, 67956797Chem. Co
10、mmun., 2010, 46, 67956797中空的球型LiFePO4纳米颗粒合成示意图中空的球型LiFePO4纳米颗粒的SEM和TEM照片 2011年，锂电权威Goodenough教授的小组合成了单分散的多孔LiFePO4微球，该材料具有较好的倍率性能、循环稳定性能和较高的振实密度，成为LiFePO4材料合成的发展的方向，但目前该类材料的比容量总体不高。|J. Am. Chem. Soc. 201 1, 133, 21322135|J. Am. Chem. Soc. 201 1, 133, 21322135花瓣状的LiFePO4微球胡桃状的LiFePO4微球花瓣状的LiFePO4不同倍率
11、下的比电容|J. Am. Chem. Soc. 201 1, 133, 21322135 2009 2009年，年，MITMIT的的CederCeder研究小组在研究小组在NatureNature杂志上称已经找到一种方杂志上称已经找到一种方法，可以提升现有电池材料的效能，未来可望制造出仅需数秒钟就可法，可以提升现有电池材料的效能，未来可望制造出仅需数秒钟就可完成充电的超级电池，而且体积更小、重量更轻。完成充电的超级电池，而且体积更小、重量更轻。 他们开发了一种新他们开发了一种新的表面结构，可让锂离子更快速地从材料中移动出去。就好像是大都的表面结构，可让锂离子更快速地从材料中移动出去。就好像是大
12、都会中的环外道路一样，可引导离子顺利找到材料通道，以加速其电荷会中的环外道路一样，可引导离子顺利找到材料通道，以加速其电荷的传递。的传递。 实验结果表示，透过新的材料结构，可实验结果表示，透过新的材料结构，可使电池尺寸变小，并将充电时间缩短到使电池尺寸变小，并将充电时间缩短到1010至至2020秒以内。相较之下，未使用新材秒以内。相较之下，未使用新材料的电池至少要花六分钟才可完成充电。料的电池至少要花六分钟才可完成充电。 此外，与其他的电池材料相比，此此外，与其他的电池材料相比，此一新材料也可以承受更多次的重覆充、一新材料也可以承受更多次的重覆充、放电，而不易煺化。因此，除了电池尺放电，而不易
13、煺化。因此，除了电池尺寸变小外，也可以减少所需的材料。寸变小外，也可以减少所需的材料。DischargecapabilityathighrateforLiFePO4synthesizedat600.然而，这篇文章遭到了锂电界专家的质疑。然而，这篇文章遭到了锂电界专家的质疑。K.Zaghib,J.B.Goodenough,A.Mauger,C.Julien四位锂电池届大师级人物在四位锂电池届大师级人物在JournalofPowerSources上发表上发表文章对其一些错误进行文章对其一些错误进行了指出及批评了指出及批评1.G.Cedar，B.Kang看到这篇文章后，马上给看到这篇文章后，马上给发
14、这篇文章的发这篇文章的J.PowerSource的主编的主编写了这写了这篇题为篇题为Responseto“unsupportedclaimsofultrafastchargingofLi-ionbatteries”.的文章，的文章，对对K.Zaghib驳斥他的论据逐一用数据来进行驳斥他的论据逐一用数据来进行反驳反驳2 。1K Zaghib, J B Goodenough, A Mauger, C Julien UnsupportedclaimsofultrafastchargingofLiFePO4Li-ionbatteries JournalofPowerSources ,Volume:19
15、4, Issue:2, 2009, 1021-10232G Ceder,B Kang Responseto“unsupportedclaimsofultrafastchargingofLi-ionbatteries”. JournalofPowerSources,Volume:194, Issue:2, 2009,1024-1028Byoungwoo Kang ，Gerbrand CederBatterymaterialsforultrafastcharginganddischargingNATURE，Vol458，12March2009，190-193 德州大学德州大学 & Phostech
16、A123Systems B&D电动手工具组 B&D电动手工具组电动手工具组 磷酸铁锂引爆国际专利大战磷酸铁锂引爆国际专利大战VS磷酸铁锂磷酸铁锂uPhostech是南方化学是南方化学(SuedChemie)的全资子公的全资子公司。司。Phostech拥有加拿大魁北克省电力公司拥有加拿大魁北克省电力公司(Hydro-Quebec)和和蒙特利尔大学（蒙特利尔大学（UniversitdeMontral）关于磷酸铁锂材料在电池中的应关于磷酸铁锂材料在电池中的应用的专利的独家使用权。此专利在欧美国家受到用的专利的独家使用权。此专利在欧美国家受到法律保护。法律保护。uPhostech正准备和德国电动手工具
17、大厂正准备和德国电动手工具大厂RobertBoschGmbG合作推出他们的磷酸铁锂电池电动合作推出他们的磷酸铁锂电池电动工具产品线，让工具产品线，让A123和和B&D捷足先登已经让他捷足先登已经让他们饱受打击，若无法在专利层面取得竞争优势，们饱受打击，若无法在专利层面取得竞争优势，Phostech未来的竞争实力堪忧。磷酸铁锂无意间未来的竞争实力堪忧。磷酸铁锂无意间成为国与国之间的大战，背后的潜在商机无疑十成为国与国之间的大战，背后的潜在商机无疑十分巨大。分巨大。加拿大加拿大Phostech公司公司CEO莱斯莱斯.托斯顿托斯顿 uA123 Systems于2001年在麻省理工学院(MIT)成立，
18、3位创办人之一是MIT的材料科学与工程学华人教授Yet-Ming Chiang(蒋业明)，1位是MIT的商业研究顾问的Ric Fulop，另1位则是担任技术长的康乃尔大学材料科学博士Bart Riley。 A123核心竞争优势是有办法将锂离子电池的磷酸锂铁正极材料制造成均匀的奈米级超小颗粒，因颗粒和总表面面积剧增而大幅提电池的高放电功率，而且，整体稳定度和循环寿命皆未受影响。现在一般的锂离子正极材料粉体颗粒比A123的还大约100倍，若要制成小颗粒便会产生稳定性和安全性同时减弱的副作用，以致必须面对放电功率难以提高的先天极限。A123A123执行长在白宫向美国总统布什介绍采用磷酸锂铁电池的电动车执行长在白宫向美国总统布什介绍采用磷酸锂铁电池的电动车 创创办办人人之之一一蒋蒋业业明明
