如何设计5V高电压锂离子电池

　　Sun等人［29］制备出Co（OH）2，再进行固态反应制备出200nm~400nm左右的具有非晶碳表面涂层的LiCoPO4，其在0.2C的速率下第一次放电容量为108.9 mAh/g。Li等人［30］用微波加热反应的办法制备出约150nm大小的具有非晶碳涂层的纳米LiCoPO4颗粒，在3V~5.1 V间首次放电容量达144 mAh/g，30次循环后容量仍未72.6 mAh/g，而无非晶碳涂层的LiCoPO4容量分别仅为93.3 mAh/g和19.4 mAh/g。Wang等人［31］利用热水法制备出刺猬状的具有非晶碳涂层的LiCoPO4，约20nm直径的LiCoPO4纳米线自组装成球状颗粒，首次放电容量达136 mAh/g，且50次循环后保留有约91%的容量。Liu等人［32］用喷射热解法制备出中空的具有非晶碳涂层的球状LiCoPO4颗粒，颗粒大小约70nm，在0.1C速率下放电容量为123 mAh/g，20次循环后保留有97%的容量。

　　除纳米化和碳涂层外，研究者也试图利用掺杂、使用电解液添加剂等办法提高LiCoPO4的电化学性能。Jang等人［33］制备掺杂Fe的Li1.02（Co0.9Fe0.1）0.98PO4，并进一步在其表面制备LiFePO4涂层，首次放电容量为122 mAh/g，且20次后容量保留70%。Allen等人［34］制备出掺杂有Fe的Li0.92Co0.8Fe0.2PO4，并在电解液中添加1% HFiP，在2.5V~5.3 V间充放电循环10次后容量保留100%，循环500次后容量仍保留80%。Sharabi等［35］使用具有SiO2的分隔层，获得了较好的循环性能。可能的原因为分隔层中SiO2能消耗电解液中的微量HF，从而提高循环性能。Xie［36］等人尝试用固态Li1+x+yAlxTi2-xSiyP3- yO12 （LATSP）作为电解液和分隔层，在LATSP上沉积一层LiCoPO4薄膜，且获得了电化学性能。尽管固态LATSP具有很高的电化学势窗口，但其 Li离子扩散系数很低，且不能与活性材料颗粒具有很好的接触，所以使用其作为电解液材料还需要进一步的实验开发。

　　4 展望

　　总的来讲，5V高电压阴极材料因其更高的能量密度，具有更大的开发潜力和市场前景，尤其是在需要提供高电压高能量的应用中，例如对于电动汽车电池，高电压阴极材料意味着串联更少的单电池、更小的总电池体积和更轻的电池质量、以及更高的能量。随着近些年来不断的研究提高，5V高电压阴极材料会在不久的几年内进入市场，尤其是具有类尖晶石结构的LiMn1.5Ni0.5O4，兼具高电压和良好的循环性能。然而对于类橄榄石结构的LiMPO4（M=Co，Ni），尽管具有更高的理论容量，但其循环性能仍需要极大的提高才能有好的应用前景。