【摘 要】
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锂离子电池从上世纪九十年代商品化到现在已走过二十余年,随着电池材料和设计的不断优化和改进,锂离子电池已成为我们生活中不可或缺的必需品.在锂离子电池技术迅速发展的二十年间,新体系正极材料(特别是以磷酸铁锂LiFePO4为代表的聚阴离子磷酸盐)的出现使锂离子电池在电动汽车、混合动力汽车和智能电网储能等新领域的应用成为可能,并实现了初步的商业化.但传统的正极材料在电化学过程中往往是单电子/离子反应,严重
【机 构】
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华南理工大学物理与光电学院,广东,广州,510641
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锂离子电池从上世纪九十年代商品化到现在已走过二十余年,随着电池材料和设计的不断优化和改进,锂离子电池已成为我们生活中不可或缺的必需品.在锂离子电池技术迅速发展的二十年间,新体系正极材料(特别是以磷酸铁锂LiFePO4为代表的聚阴离子磷酸盐)的出现使锂离子电池在电动汽车、混合动力汽车和智能电网储能等新领域的应用成为可能,并实现了初步的商业化.但传统的正极材料在电化学过程中往往是单电子/离子反应,严重限制了正极材料理论比容量的提升.在新能源汽车领域,单电子反应的磷酸铁锂电池已无法满足国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》明确提出"到2020年,动力电池模块比能量达到300瓦时/公斤以上"的要求[1].另一方面,使用镍钴铝酸锂正极材料的特斯拉电动汽车最近自燃、爆炸等事故频发,说明了过渡金属氧化物电池存在严重的安全隐患.基于电池能量密度和安全性能两方面的综合考虑,我们在热稳定性优异的过渡金属磷酸盐体系内,首次提出并成功合成了一种全新的正极材料—— 双磷酸钒锂Li9V3(P2O7)3(PO4)2[2,3].该正极材料利用过渡金属V元素的多种氧化态(+3/+4/+5),结合自身的富锂(每分子有9个锂离子,Li:V=3:1)特性,实现了多电子/离子的电化学反应,理论容量(173mAh/g)和放电平均电压(4.0V)都高于磷酸铁锂正极材料.
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