石墨烯改性磷酸铁锂

LiFePO

4

自从Goodenough与他的同事率先研究了LiFePO

4的电化学性能以来，LiFePO

4

这一类

电极材料就广泛引起了人们的关注。LiFePO

4

阴极材料的理论容量为170mAh g-1，

相对于钴酸锂与尖晶石LiMn

2O

4

，它更廉价，低毒，循环寿命更长。LiFePO4 的充放

电机理如下：

LiFePO

4 — xLi+ — xe- → xFePO

4

+ (1-x)LiFePO

4

(1)

FePO

4 + xLi+ + xe- → xLiFePO

4

+ (1-x)FePO

4

(2)

由于LiFePO

4的结构与FePO

4

相似，LiFePO

4

在充放电过程中表现出良好的循环性能。

然而，磷酸铁导电性能差，极大的阻碍了其在高功率电池上的应用。不过，对LiFePO

4

掺杂，将LiFePO

4粒子纳米化，以及对其进行碳包覆，都能有效地解决LiFePO

4

电导

率低的问题。

Lim 等人研究了LiFePO

4纳米线与LiFePO

4

空心球的电化学性能，发现LiFePO

4

纳米

线与LiFePO

4空心球都拥有极佳的高倍率性能。LiFePO

4

纳米线在15C 倍率下充放电，

容量保持率仍然达到89%。由于纳米线的结构增大了其与电解液的接触面积，在0.2C

充放电时，容量接近理论容量，达到165mAh g-1.LiFePO

4纳米线与LiFePO

4

空心球

分别包覆0.41%与0.43%的碳后，进一步提高了材料的电子导电率。纳米尺度的

LiFePO

4

/C 适合用于高功率密度设备。这是因为首先纳米结构缩短了电极材料内部锂离子的扩散路程；其次碳能提高电极的导电性，提高电极上电子的传输效率。Kang

等人研究了纳米尺度的LiFePO

4

/C 电极材料，发现其功率密度高达170kW kg-1。