图3 磷酸铁锂电镜照片

     由于磷酸铁锂的电子电导和离子电导都得到了大大提高，所以电池表现出优异的性能 (图4)。2032型半电池，0.2C下比容量高达145mAh/g；0.2~10C下电压降仅为0.25V，容量仅下降25mAh/g；10C下，300次循环后容量保持率为95%；   

图4  磷酸铁锂在2032型电池中的倍率性能

　　磷酸盐正极材料除LiFePO4 外，Li3V2(PO4)3也由于安全性好且电化学性能也比较理想，有望成为EV和HEV用锂离子电池的正极材料。Li3V2(PO4)3具有单斜结构，其离子电导率相对于LiFePO4较高，但是其电子电导率仍然较低，通常需要通过碳包覆来提高其电子电导率。我们采用固相反应法制备了碳包覆Li3V2(PO4)3，分别使用柠檬酸(citric acid)、葡萄糖(glucose)、聚偏氟乙烯（PVDF）和淀粉(starch)热解后的碳作为还原剂，过量的碳也可起导电剂的作用 [2]。最后发现使用柠檬酸得到的粉体具有较高的容量，在3.0-4.3V以0.2C充放电，可获得118mAh/g的可逆容量，并且在100次循环后没有容量衰减 (图5)；而从PVDF得到的粉体具有优异的倍率性能，在5C的放电倍率下仍然能够达到95mAg/h的容量 (图6)。

  图5  不同碳源制备的碳包覆Li3V2(PO4)3的循环性能

图6  不同碳源制备的碳包覆Li3V2(PO4)3的倍率性能

3  高安全性的负极材料——金属氧化物负极材料

　　量热研究表明，金属氧化物如Li4Ti5O12、Fe2O3等表现出比石墨负极更好的热安全性能[3]。Li4Ti5O12由于具有良好的结构稳定性被誉为零应变材料，其较高的充放电平台（1.5V vs. Li+/Li）使其与电解液的热反应相对于嵌锂石墨与电解液的热反应缓和得多，而且可以通过纳米化缩短离子传输路径，提高电池的倍率性能，所以这种材料在动力电池中也表现出广阔的应用前景，有望用于高功率密度电池体系中。

  我们通过丙烯酸热聚合的方法制备了纳米Li4Ti5O12粉末，在750oC烧结的粉末粒子平均尺寸为120nm，表现良好的电化学性能，在循环100次后，可逆容量仍然高达160 mAh/g，而且在10C放电倍率下能达到122 mAh/g的容量 (图7) [4]。

图7  热聚合法制备的纳米Li4Ti5O12的倍率性能