朱曉玲,雷 霖,陳二陽(yáng)

(成都大學(xué)電子信息工程學(xué)院,四川 成都 610106)

電動(dòng)汽車動(dòng)力電池正極材料研究進(jìn)展

朱曉玲,雷 霖,陳二陽(yáng)

(成都大學(xué)電子信息工程學(xué)院,四川 成都 610106)

電動(dòng)汽車已成為未來(lái)汽車的主要發(fā)展方向之一,動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的核心部件,動(dòng)力電池技術(shù)則是電動(dòng)汽車發(fā)展的核心技術(shù).總結(jié)了傳統(tǒng)鋰離子電池正極材料的優(yōu)缺點(diǎn),及對(duì)它們的改性研究,著重介紹了LiFe-SiO4、LiVPO4F、Li3V2(PO4)3和納米正極材料的研究現(xiàn)狀和性能改進(jìn)方法,并對(duì)其發(fā)展方向進(jìn)行了展望.

電動(dòng)汽車;鋰離子電池;正極材料;研究進(jìn)展

0 引 言

隨著汽車數(shù)量的日益增加,燃油汽車排放的尾氣造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染,以及石油資源緊缺造成的燃油供應(yīng)緊張狀況,迫使世界各國(guó)的汽車工業(yè)轉(zhuǎn)向開(kāi)發(fā)無(wú)污染、高效能的新能源電動(dòng)汽車.新能源電動(dòng)汽車可以有效地解決交通能源消耗及環(huán)境污染問(wèn)題,成為了汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向之一.目前,新能源電動(dòng)汽車逐漸替代傳統(tǒng)燃油汽車已成為世界各國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的共識(shí),全球主要汽車生產(chǎn)國(guó)及企業(yè)也加大了電動(dòng)汽車的研制與開(kāi)發(fā)力度,同時(shí)政府也制定了一些相關(guān)政策、法規(guī)來(lái)推動(dòng)電動(dòng)汽車的發(fā)展,電動(dòng)汽車已逐漸從試驗(yàn)階段走向了商品生產(chǎn)及實(shí)際應(yīng)用階段[1].

新能源電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)的燃油汽車相比較最主要的區(qū)別在汽車動(dòng)力源,即動(dòng)力電池.動(dòng)力電池是電動(dòng)汽車的“核心”部件,動(dòng)力電池技術(shù)則是電動(dòng)汽車發(fā)展的核心技術(shù).電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池的要求極高,其必須同時(shí)達(dá)到具有高的比能量和能量密度、高的比功率和功率密度、快速充電和深度放電的能力,以及使用壽命長(zhǎng)、自放電率小和充電效率高、安全性好且成本低、免維修、對(duì)環(huán)境無(wú)污染和可回收等一系列技術(shù)要求[2].目前,應(yīng)用于電動(dòng)汽車上的各種動(dòng)力電池中,以鋰離子電池的綜合性能最好,其已成為了產(chǎn)業(yè)研究的熱點(diǎn).鋰離子電池的關(guān)鍵是正極材料,它直接影響著電池的各種性能指標(biāo),決定著電池的成本,其也是決定電池安全性能的重要因素[3-4].

1 鋰離子電池正極材料

1.1 傳統(tǒng)鋰離子電池正極材料

目前,傳統(tǒng)的鋰離子電池正極材料如鈷酸鋰、鎳酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳兩元或者三元材料以及磷酸鐵鋰等,科研人員對(duì)其研究已經(jīng)趨于成熟,但其存在的相關(guān)問(wèn)題難以克服,例如:對(duì)于鈷酸鋰,其中的金屬鈷屬于戰(zhàn)備物資,資源有限,價(jià)格昂貴,并且鈷有毒,對(duì)環(huán)境有污染;鎳酸鋰在合成的過(guò)程中容易形成非化學(xué)計(jì)量化合物,從而影響材料的比容量等電化學(xué)性能,且鎳酸鋰因鋰原子和鎳原子層內(nèi)原子位置的互換而不具備電化學(xué)活性[5],使其生產(chǎn)循環(huán)容量衰退較快和熱穩(wěn)定性較差;錳酸鋰作為正極材料在循環(huán)使用過(guò)程中容易發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變和錳離子的溶解等情況,將導(dǎo)致鋰離子電池容量衰減較快和高溫性能較差[6].

科研人員發(fā)現(xiàn),橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4,具有價(jià)格便宜、資源豐富、較高的比容量、循環(huán)壽命長(zhǎng)及安全性能好等一系列的優(yōu)點(diǎn)并有望成為下一代鋰離子電池的主導(dǎo)正極材料[7].但是,該材料具有鋰離子擴(kuò)散速度慢、電子導(dǎo)電率低和振實(shí)密度低的缺點(diǎn),導(dǎo)致其室溫下的循環(huán)性能以及高速充放電性能力差,制約了它的商業(yè)化進(jìn)程[8].

由于各種鋰離子電池正極材料都有其各自的不足,對(duì)此,科研人員通常采取一定的改性工藝對(duì)其加以改善.目前常用的改性工藝方法有摻雜改性、碳包覆改性、材料顆粒形貌改性、復(fù)合導(dǎo)電性的使用等[9].例如:對(duì) Li3MnO4進(jìn)行陰離子摻雜,對(duì)提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和防止在電解液中的溶解和歧化有一定的作用[10];對(duì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的LiMn2O4的表面包覆一層活性物質(zhì),能有效降低其催化活性,防止錳在電解液中的溶解,降低材料的容量衰減[11-14];采用碳包覆和添加金屬離子能有效提高LiFePO4的導(dǎo)電性[15-16];通過(guò)對(duì)LiFePO4材料的顆粒形貌、粒徑及其分布的改善則可以有效提高其振實(shí)密度[16-17].

同時(shí),考慮到各種材料都有自己的優(yōu)點(diǎn),Ohzuku等[18]首次制備了集LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O43種材料各自優(yōu)點(diǎn)于一體、具有三元協(xié)同效應(yīng)的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正極材料,研究發(fā)現(xiàn),它具有熱穩(wěn)定性好、安全性能高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn),但電解液的分解和正極活性物質(zhì)的降解等因素卻導(dǎo)致了它的循環(huán)性能不穩(wěn)定,容量衰減也較快[19-21].

目前,傳統(tǒng)鋰離子電池正極材料的研究也日趨成熟,且已產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)并在市場(chǎng)銷售,但是影響其規(guī)?；l(fā)展的成本、使用壽命和安全性3大瓶頸問(wèn)題仍難以克服.

1.2 新型鋰離子電池正極材料

隨著鋰離子電池用量的迅猛增加和電動(dòng)汽車對(duì)大容量鋰離子電池的需求,迫切需要開(kāi)發(fā)出具有高性能和低成本的鋰離子電池,為此也需要開(kāi)發(fā)出環(huán)境友好、原料資源豐富、性能優(yōu)異的鋰離子電池正極材料[8].

目前,對(duì)鋰離子電池正極材料,一方面是對(duì)已有產(chǎn)業(yè)化材料的不足進(jìn)行改進(jìn),另一方面則需要研發(fā)新型、廉價(jià)的正極材料.近年來(lái),科研人員開(kāi)發(fā)的新型正極材料主要包括一些含硅和釩的正極材料以及有機(jī)物正極材料等.

Li2MSiO4是科研人員近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一種新型鋰離子電池正極材料,其具有2個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn):第一,鋰離子嵌入脫出過(guò)程中,體系的三維框架結(jié)構(gòu)變化下,材料的循環(huán)穩(wěn)定性高;第二,存在M-O-Si鍵,可以通過(guò)改變M和Si原子來(lái)靈活控制材料的充放電電位,從而制備充放電電位符合應(yīng)用要求的正極材料[3,22-24].

Li2FeSiO4是目前研究較多的另一種正極材料,其最初由Nytén等[25]通過(guò)高溫固相法合成,但該方法合成的材料顆粒粗大,粒徑分布范圍廣,電化學(xué)活性不足.對(duì)此,楊勇等[26]采用改進(jìn)的水熱—溶膠凝膠法合成了Li2FeSiO4/C,該方法合成的產(chǎn)物具有顆粒均勻、粒子小、粒徑分布范圍窄和比表面大等優(yōu)點(diǎn),克服了高溫固相法合成產(chǎn)物的缺點(diǎn).此外,Gong等[27]采用水熱輔助溶膠—凝膠法合成的碳包覆Li2FeSiO4材料循環(huán)穩(wěn)定性較好,且表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能;彭忠東等[28]采用的微波合成的Li2FeSiO4/C正極材料也具有顆粒細(xì)小均勻,具有較好的電化學(xué)性能和循環(huán)性能.但是,由于Li2FeSiO4自身結(jié)構(gòu)的固有限制,它的電子導(dǎo)電性和粒子擴(kuò)散速率仍然很低,因此還需要對(duì)其進(jìn)行改性研究.目前最常用的方法,也是比較有效的方法是摻雜法.如,Zhang等[29]通過(guò)摻雜Cr提高了Li2FeSiO4正極材料的擴(kuò)散速率、比容量和循環(huán)性能,李黎明等[30]通過(guò)摻入Ni提高了材料的電導(dǎo)率,改善了材料的電化學(xué)性能.

LiVPO4F是第一種被報(bào)道作為鋰離子電池正極材料的氟磷酸鹽化合物[31].LiVPO4F因其具有高的比容量和4.2 V的放電平臺(tái)引起了研究者的極大興趣.目前,制備該材料主要以碳熱還原法為主,通過(guò)對(duì)該方法的改進(jìn)可以制備出具有不可逆容量低衰減率小、循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)的材料[31-32].此外,該材料可以通過(guò)溶膠—凝膠、離子交換及水熱技術(shù)等合成方法獲得.但是該材料較差的循環(huán)性能限制了在商業(yè)中的使用[33].對(duì)此,Barker等[34]使用摻雜Al的方法,得到了LiV1-xAlxPO4F,其隨著鋁含量的增加,充放電可逆性和循環(huán)性能均得到了提高,平均充放電電位也在增加,但是充放電比容量卻呈直線下降.李宇展等[35]采用碳熱還原法和摻雜Cr合成LiV1-xCrxPO4F,循環(huán)性能較好,但其庫(kù)倫效率是仍然很低.

盡管采用摻雜和碳包覆的方法在一定程度上改善了正極材料各方面的性能,但是并沒(méi)有從根本上解決其存在的問(wèn)題,并且這些改性方法都是以犧牲材料其他方面的性能為代價(jià)的.對(duì)于LiVPO4F正極材料而言,粒徑是決定內(nèi)部離子輸運(yùn)的關(guān)鍵因素.此外,許多研究者都只是對(duì)制備方法和改性方法進(jìn)行研究和改進(jìn),而忽略了對(duì)材料本身性質(zhì)的機(jī)理進(jìn)行研究[36-37].

相比之下,Li3V2(PO4)3因具有較好的電化學(xué)性能和熱力學(xué)穩(wěn)定性、較低的成本、較高的能量密度的綜合優(yōu)勢(shì),受到了電池領(lǐng)域行業(yè)的廣泛關(guān)注,也被眾多專家學(xué)者視為下一代鋰離子動(dòng)力電池正極材料的理想之選.Zhu等[38]采用碳熱還原法成功的制備出了具有優(yōu)良循環(huán)性能的Li3V2(PO4)3,Huang等[40]則采用摻雜金屬離子以取代材料材料中的釩離子,從而解決了該材料由于晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)帶來(lái)的電子電導(dǎo)率低和鋰離子在晶體內(nèi)部的擴(kuò)散系數(shù)不理想的問(wèn)題.Dai等[40]采用碳熱還原法合成 Li3(V1-xMgx)2(PO4)3,其中摻雜量為1%的Li3(V0.9Mg0.1)2(PO4)3具有最佳的性能.Chen等[42]采用溶膠凝膠法對(duì)Li3V2(PO4)3進(jìn)行Cr摻雜有效的改善了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電子電導(dǎo)率,材料的倍率性能大為改善.有報(bào)道稱,為了使Li3V2(PO4)3得到更廣泛的實(shí)際應(yīng)用:首先,在制備方法上要更加安全和經(jīng)濟(jì);其次,通過(guò)包覆和摻雜等改性方法提高其電導(dǎo)率;最后,加強(qiáng)鋰離子的嵌入和脫出動(dòng)力學(xué)方面的研究,找出其動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的控制步驟和影響因素,提高反應(yīng)速度與倍率放電能力[3].

納米材料具有特殊的物理、化學(xué)性能,合成納米結(jié)構(gòu)的正極材料成為了改善材料性能的重要方法,并可能成為開(kāi)發(fā)高能量和高功率電池的關(guān)鍵性步驟,有利于開(kāi)辟一條尋找具有高性能電極活性材料的新途徑.電極材料的納米化將是鋰離子電池電極材料一個(gè)比較有前景的發(fā)展方向.由于納米材料具有小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng),并且化學(xué)電源中的活性材料與這些效應(yīng)相關(guān),因此將之作為電極活性材料,可以增大表面,降低電流密度,極化減小導(dǎo)致放電容量增大,使之具有良好的電化學(xué)活性[4].比如,Wang等[42]合成的具有納米尺寸的LiFePO4表現(xiàn)出了高倍率性和良好的循環(huán)性.

研究人員發(fā)現(xiàn),釩氧化物的納米纖維、納米管、納米棒、納米帶材料組成的電極材料初始放電容量能夠達(dá)到 300～400 mA.h/g[4,42-46].夏熙等[47]采用低熱固相反應(yīng)法合成的納米LiCoO2提高了其充放電容量、削弱了計(jì)劃現(xiàn)象、改善了循環(huán)性能.Luo等[48]采用噴霧干燥法合成的LiFeO4/C復(fù)合材料其放電比容量接近于理論值.

此外,除了合成的三維納米結(jié)構(gòu)正極材料以外,還有一維和二維納米材料,這些材料在改善電極材料電化學(xué)性能方面發(fā)揮了極大的作用.使用合成納米材料的常用方法一般都能比較容易得到我們所需要的材料,但是在應(yīng)用中也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題,這就需要對(duì)傳統(tǒng)方法進(jìn)行改進(jìn),如超聲波輔助共沉淀、共沉淀法與沸蒸餾法連用、微波輔助固相法等,這些研究給科研人員提供了一種解決傳統(tǒng)方法合成材料中出現(xiàn)問(wèn)題的思路,最大可能地發(fā)揮各自方法的優(yōu)點(diǎn),盡量彌補(bǔ)不足[4].

研究人員發(fā)現(xiàn),導(dǎo)電聚合物也可以用作鋰離子電池的正極材料[3].目前,研究的鋰離子電池聚合物正極材料有聚苯胺、聚吡咯、聚乙炔和聚對(duì)亞苯基等.聚苯胺在電極電位、比容量、循環(huán)特性、庫(kù)侖效率、化學(xué)穩(wěn)定性等方面的優(yōu)勢(shì),使其作為高能電池研究開(kāi)發(fā)的電極材料.Jin等[49]人制備了(PDMcT/SGS)陽(yáng)極材料,在1.8～4.0 V、電流密度為10 mA/g的條件下,首次可逆比容量為268 mAh/g,10次循環(huán)后比容量為124 mAh/g.

2 結(jié) 語(yǔ)

應(yīng)該說(shuō),電動(dòng)汽車的發(fā)展前景非常的誘人,而電動(dòng)汽車的發(fā)展歸根結(jié)底是電池技術(shù)的發(fā)展.電池的性能、成本和環(huán)境影響是產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵,提高其性能、降低其成本、減少對(duì)環(huán)境的污染是電動(dòng)汽車電池研究的共同目標(biāo).

目前,價(jià)格相對(duì)便宜的傳統(tǒng)鉛酸電池仍具有一定的市場(chǎng),但是隨著鋰離子電池技術(shù)的突破和生產(chǎn)成本的有效控制,鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)將逐漸體現(xiàn)出來(lái),其必將成為電動(dòng)汽車主流動(dòng)力電池.

[1] 辛克偉,周宗祥,盧國(guó)良.國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車發(fā)展及前景預(yù)測(cè)[J].電力需求與管理,2008,10(1):75-77.

[2] 邱綱,陳勇,李東.電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào),2004,24(02):41-44.

[3] 李偉偉,姚路,陳改榮,等.鋰離子電池正極材料研究進(jìn)展[J].電子元件與材料,2012,31(3):77-81.

[4] 龐春會(huì),吳川,吳鋒,等.鋰離子電池納米正極材料合成方法研究進(jìn)展[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),2012,40(2):247-255.

[5] 李運(yùn)姣,王晨生,孫召明.鋰離子電池正極材料 LiNiO2和LiMn2O4的研究進(jìn)展[J].稀有金屬與硬質(zhì)合金,2002,30(1):38-41.

[6] Whittingham M S.Lithium batteries and cathode materials[J].Chemistry Review,2004,104(10):4271-4302.

[7] Padhi A K,Nanjundaswamy K S,Goodenough J B.Phospho-olivinesas positive-electrode materials for rechargeable lithium batteries[J].Journal of the Electrochemical Society,1997,144(4):1188-1194.

[8] 朱廣燕,陳效華,翟麗娟,等.鋰離子電池正極材料LiFePO4的研究進(jìn)展[J].電源技術(shù),2010,34(11):1201-1205.

[9] 劉曉俊.鋰電池正極材料Li3MnO4的優(yōu)化制備工藝與改性研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2010.

[10] Milstein J B,Ackerman J,Holt S L,et al.Electronic structures of chromium(V)and manganese(V)in phosphate and vanadate hosts[J].Inorganic Chemistry,1972,11(6):1178-1184.

[11] 吳鋒,王萌,蘇岳鋒,等.TiO2包覆對(duì) LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2材料的表面改性[J].物理化學(xué)學(xué)報(bào),2009,25(4):629-634.

[12] Fey G T K,Huang C F,Muralid haran P,et al.Improved electrochemical performance of LiCoO2surface treated with Li4Ti5O12[J].Journal of Power Sources,2007,174(2):1147-1151.

[13] Zheng JM,Li J,Zhang Z R,et al.The effects of TiO2coating on the electrochemical performance of Li[Li0.2Mn0.54Ni0.13Co0.13]O2cathode material for lithium-ion battery[J].Solid State Ionics,2008,179(27-32):1794-1799.

[14] Hu S K,Cheng G H,Cheng M Y,et al.Cycle life improvement of ZrO2-coated spherical LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2cathode material for lithium-ion batteries[J].Joumal of Power Sources,2009,188(2):564-569.

[15] Herstedt M,Stjerndahl M,Nytén A,et al.Surface chemistry of carbon-treated LiFePO4particles for Liion battery cathodes studied by PES[J].Electrochemical and Solid State Letters,2003,6(9):A202-A206.

[16] Ying J R,Lei M,Jiang C Y,et al.Preparation and characterization of high density spherical Li0.97Cr0.01FePO4/C cathode material for lithium-ion batteries[J].Journal of Power Sources,2006,158(1):543-549.

[17] Ni J F,Zhou H H,Chen J T,et al.Molten salt synthesis and electrochemical properties of spherical LiFePO4particles[J].Materials Letters,2007,61(4-5):1260-1264.

[18] Ohzuku T,Makimura Y.Layered lithium insertion material of LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2for lithium-ion batteries[J].Chemistry Letters,2001,30(7):642-643.

[19] 劉晉,廖莉玲.鋰離子電池正極材料LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2的研究概況[J].黔南民族師范學(xué)院學(xué)報(bào),2012,32(2):124-128.

[20] Liu D T,Wang Z X,Chen L Q.Comparison of structure and electro chemistry of Al-and Fe-doped LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2[J].Electrochimica Acta,2006,51(20):4199-4203.

[21] Hu S K,Cheng G H,Cheng M Y,et al.Cycle life improvement of ZrO2-coated spherical LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2cathode material for lithium-ion batteries[J].Journal of Power Sources,2009,188:564-569.

[22] 張秋美,施志聰,李益孝,等.氟磷酸鹽及正硅酸鹽鋰離子電池正極材料研究進(jìn)展[J].物理化學(xué)學(xué)報(bào),2011,27(2):267-274.

[23] Wu S Q,Zhu Z Z,Yang Y,et al.Structure stabilities,electronic structures and lithium deintercalation in LixMSiO4(M=Mn,Fe,Co,Ni):A GGA and GGA+U study[J].Computational Material Science,2009,44(4):1243-1251.

[24] 呂東平,王琳,楊勇.鋰離子電池正硅酸鹽正極材料研究進(jìn)展[J].電化學(xué),2011,17(2):161-168.

[25] Nytén A,Ali A,Armand M,et al.Electrochemical performance of Li2FeSiO4as a new Li-battery cathode material[J].Electro chemistry Communications,2005,7(2):156-160.

[26] 楊勇,方海升,李麗萍,等.Li2MnSiO4/C復(fù)合正極材料的合成及電化學(xué)性能[J].稀有金屬材料與工程,2008,37(6):1085-188.

[27] Gong Z L,Li Y X,He G N,et al.Nanostructured Li2FeSiO4electrode material synthesized through hydrothermal-assisted solgel process[J].Electro chemiscal and Solid State Letters,2008,11(5):A60-A63.

[28] 彭忠東,曹雁冰,胡國(guó)榮,等.鋰離子電池正極材料Li2FeSiO4/C的微波合成[J].中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào),2009,19(8):1449-1454.

[29] Zhang S,Deng C,Fu B L,et al.Effects of Cr doping on the electrochemical properties of Li2FeSiO4cathode material for lithium-ion batteries[J].ElectrochimActa,2010,55(28):8482-8489.

[30] Li L M,Guo H J,Li X H,et al.Effect s of roasting temperature and modification on properties ofLi2Fe SiO4/Ccathode[J].Journal of Power Sources,2009,189:45-50.

[31] 鐘勝奎,尹周瀾,王志興,等.LiVPO4F/C復(fù)合正極材料的合成與性能[J].稀有金屬材料與工程,2006,35(11):1783-1787.

[32] Reddy M V,Subbarao G V,Chowdari B V R.Long-termcycling studies on the 4 V-cathode,LiVPO4F[J].Journal of Power-Sources,2010,195(7):5768-5774.

[33] 侯璐,舒杰,水淼,等.4 V級(jí)鋰離子電池正極材料LiVPO4F的研究進(jìn)展[J].電源技術(shù),2011,35(4):465-468.

[34] Barker J,Saidi M Y,Gover R K B,et al.The effect of alsubstitution on the lithium insertion propertiesof lithium vanadium fluorophosphate LiVPO4F[J].Journal of Power Sources,2007,174(2):927-931.

[35] 李宇展,周霞,任俊霞,等.鉻摻雜的鋰離子電池正極材料LiVPO4F的制備以及電化學(xué)行為的研究[J].無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào),2006,22(3):477-482.

[36] Marianetti C A,Morgan D,Ceder G.First-principles investigation of the cooperative Jahn-Teller effect for octahedrally coordinated transition-metal ions[J].Physical Review B,2001,63(22):224304-224319.

[37] Huang Z F,Meng X,Wang C Z,et al.First-principles calculationson the Jahn-Teller distortion in layered LiMnO2[J].2006,158(2):1394-1400.

[38] Zhu X J,LiuY X,Geng LG,et al.Synthesis and charaeteristies of Li3V2(PO4)3as cathode materials for lithium-ion batteries[J].Solid State Ionics,2008,179(32):1679-1682.

[39] Huang J S,Yang L,Liu K Y,et al.Synthesis and characterization of Li3V(2-2x/3)Mgx(PO4)3/C cathode material for lithium-ion batteries[J].Jouranl Power Sources,2010,195(15):5013-5018.

[40] Dai C S,ChenZ Y,Jin H Z,et al.Synthesis and performance of Li3(V1-xMgx)2(PO4)3cathode materials[J].Journal of Power Sources,2010,195(17):5775-5779.

[41] Chen Y H,Zhao Y M,An X N,et al.Preparation and electrochemical performance studies on Cr-doped Li3V2(PO4)3as cathode materials for lithiumion batteries[J].Electrochimica Acta,2009,54(25):5844-5850.

[42] Wang Z L,Su S R,Yu C Y,et al.Synthesises,characterizations and electrochemical properties of spherical-like LiFePO4by hydrothermal method[J].Journal of Power Sources,2008,184(2):633-636.

[43] Ban C M,Chernova N A,Whittingham M S.Electrospunnanovanadium pentoxide cathode[J].Electrochemistry Communications,2009,11(11):522-525.

[44] Petkov V,Zavalij P Y,Lutta S,et al.Structure beyond bragg:study of V2O5nanotubes[J].Physical Review(B),2004,69(8):85410-85415.

[45] Takahashi K,Limmer S J.Growth and electrochemical propertiesof single-crystalline V2O5nanorodarrays[J].Jpnanese Journal of Applied Physics,2005,44(1B):662-668.

[46] Gao S K,Chen Z J,WeiM D,et al.Single crystal nanobelts of V3O7·H2O:A lithiumintercalation host with a large capacity[J].Electrochimica Acta,2009(54):1115-1118.

[47] 夏熙.納米微粒作為電池活性材料的前景[J].電池,1998,28(6):251-254.

[48] Luo S H,Tang Z L,Lu J B,et al.A novel synthetic route for LiFePO4/C cathode materialsby addition of starch for lithiumion batteries[J].Chinese Chemisty Letters,2007(18):237-240.

[49] Ji H M,Yang G.Efficient microwave hydrothermal synthesis of nanocrystalline orthorhombic LiMnO2cathodes for lithium batteries[J].Electrochimica Acta,2010,55(9):3392-3397.

Research Progress of Cathode Material of Power Battery Cell for Electric Vehicles

ZHU Xiaoling,LEI Lin,CHEN Eryang
(School of Electronic and Information Engineering,Chengdu University,Chengdu 610106,China)

Electric vehicles have become one of main development directions for future vehicles.Power battery is the core part of electric vehicles and battery technology is the core technology for the development of electric vehicles.This paper summarizes the advantages and disadvantages of traditional lithium-ion battery cathode materials and describes research in their modification.The research status and methods of improving performance of cathode materials for LiFeSiO4,LiVPO4F,Li3V2(PO4)3and nano-materials used in lithium-ion batteries are mainly reviewed.The development prospect of these nano-materials is also proposed.

electric vehicle;lithium-ion battery;cathode material;research progress

TM911

A

1004-5422(2013)01-0042-05

2012-12-05.

四川省科技廳科技支撐計(jì)劃(2011CZ0260)資助項(xiàng)目.

朱曉玲(1983—),女,博士,講師,從事汽車電子技術(shù)研究.