鋰離子電池正極材料的研究現(xiàn)狀

劉金玉 焦連升 王 艷 劉曉輝

（河北民族師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，河北 承德 067000）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)70%的能源來(lái)自化石燃料的燃燒產(chǎn)生，化石燃料為不可再生能源，其大量使用既造成了能源危機(jī)，也污染了環(huán)境。近年來(lái)，全國(guó)各地霧霾天氣全年占比逐年增加，溫室效應(yīng)也日趨嚴(yán)重。因此，可再生能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕艿纫欢瘸蔀槿藗冴P(guān)注的焦點(diǎn)，但這些能源是周期性和間斷的，需要對(duì)產(chǎn)生的能量進(jìn)行存儲(chǔ)。而鋰離子電池由于具有較高的能量密度和優(yōu)異的循環(huán)性能，是當(dāng)前最具前景的儲(chǔ)能技術(shù)。

1 鋰離子電池正極材料研究現(xiàn)狀

目前商用的正極材料仍以鋰嵌入材料為主，如圖1所示。鋰的電化學(xué)嵌入和脫嵌反應(yīng)中，宿主材料的晶格原子只發(fā)生位移而不產(chǎn)生擴(kuò)散性重組，因此晶體結(jié)構(gòu)沒(méi)有大的變化，保證了材料較長(zhǎng)的使用壽命。固體電極的氧化還原反應(yīng)中包括電子的傳輸和與之同步進(jìn)行的離子的嵌入和脫嵌，因此電極材料應(yīng)該有良好的電子和離子傳輸性能。鋰離子的傳輸通道有一維（TiS3），二維（LiMO2）和三維（LiMn2O4）[1]。目前對(duì)正極材料的研究主要分為兩大類(lèi)：一是鋰的過(guò)渡金屬酸鹽LixMyOz，其中M=Co、Ni、Mn、V等過(guò)渡金屬，包括層狀化合物、尖晶石型化合物等；另一類(lèi)是聚陰離子型化合物，即：含有四面體或八面體陰離子結(jié)構(gòu)單元(XOm)n-，其中X=P、S、As、Si、Mo等的化合物。

圖1 主要正極材料電勢(shì)與比容量的比較[2]

1.1 層狀結(jié)構(gòu)的正極材料

層狀結(jié)構(gòu)的LiCoO2在上世紀(jì)九十年代就被作為，第一支商品化的鋰離子電池正極材料得到應(yīng)用。LiCoO2的層狀結(jié)構(gòu)是α-NaFeO2型的，屬巖鹽型面心立方結(jié)構(gòu)。如圖2所示，Li+與Co3+半徑有差異（分別為0．70和0．52?），Li-O是離子鍵而Co-O是共價(jià)鍵，這誘導(dǎo)了在111方向連續(xù)面上的陽(yáng)離子有序，從而引起晶格的輕微畸變[3]，空間群為R-3m。鈷酸鋰只有在嵌鋰態(tài)才是熱力學(xué)穩(wěn)定的，化學(xué)計(jì)量態(tài)下則是電子絕緣體。早在1980年，J．B． Goodenough首先提出將LiCoO2作為鋰離子電池的正極材料，循環(huán)過(guò)程中可以觀察到一系列的可逆相變，這可能是由于電子躍遷和鋰離子/空穴有序引起的[4]。鈷酸鋰的可逆嵌入脫嵌電壓為4．2V vs．Li+/Li，比容量約130-140mAhg-1。制備層狀LiCoO2的方法包括噴霧干燥法、固相法、溶膠-凝膠法、水熱法、沉降法和噴霧分解法等，制備方法、Li/Co摩爾比以及熱處理時(shí)間都對(duì)材料的電化學(xué)性能有顯著的影響。但是鈷的價(jià)格昂貴，特別是鈷酸鋰在充電態(tài)時(shí)的穩(wěn)定性不理想，這些限制了該材料在動(dòng)力汽車(chē)方面的應(yīng)用。

LiNiO2與LiCoO2結(jié)構(gòu)相同，充電后期更穩(wěn)定，且價(jià)格較低。但很快研究人員發(fā)現(xiàn)化學(xué)計(jì)量比的鎳酸鋰很難合成，實(shí)際的組成往往是Li1-zNi1+zO2(z＞0，Li/Ni＜1)。由于間晶片空間被鋰離子和額外的鎳離子占據(jù)，層狀結(jié)構(gòu)不理想。多余的鎳離子使得脫嵌時(shí)間晶片空間局部坍塌導(dǎo)致鋰離子的擴(kuò)散更加困難，這對(duì)材料的電化學(xué)性能的影響是致命的。為了優(yōu)化其組成和結(jié)構(gòu)以增加可逆性，部分取代鎳離子改變其組成為L(zhǎng)iNi1-yMyO2可以有效修飾過(guò)渡金屬周?chē)木w場(chǎng)[6]，典型的例子是用鈷和鋁部分取代鎳。對(duì)于鈷取代物L(fēng)iNi1-yMyO2(0≤y≤1)，固溶體行為的出現(xiàn)說(shuō)明結(jié)構(gòu)中Li位置沒(méi)有多余的Ni2+，從而穩(wěn)定了層狀結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)镃o3+的離子半徑較小，使Ni位置的晶體場(chǎng)得到了加強(qiáng)所致。Al3+的離子半徑雖然與鈷相似，但是組成中y的含量只有0．15左右，而y超過(guò)0．25時(shí)相分離發(fā)生之前就觀察到陽(yáng)離子的分離[7]。這兩個(gè)體系穩(wěn)定性的差異可以用不同離子間電負(fù)性的區(qū)別予以解釋。鈷取代后材料的循環(huán)性能和首效都獲得較大的提高，充電時(shí)因?yàn)檫^(guò)渡金屬離子處于不穩(wěn)定的高價(jià)氧化態(tài)，材料處于亞穩(wěn)態(tài)。高溫下充電態(tài)的材料發(fā)生降解，金屬離子還原引發(fā)與電解液溶劑的放熱反應(yīng)，同時(shí)伴有氣體產(chǎn)生，這些不可逆相變使得晶體結(jié)構(gòu)畸變?yōu)榧饩蛷亩寡h(huán)性能下降。鋁取代后，一方面過(guò)渡金屬周?chē)木w場(chǎng)得到增強(qiáng)，穩(wěn)定了高價(jià)氧化態(tài)金屬離子；另一方面，Al3+被穩(wěn)定在四面體空穴后阻止了陽(yáng)離子從晶片向間晶片位置的移動(dòng)，材料的相變得到延緩，在充電時(shí)的熱穩(wěn)定性能大幅提高，從而提高了使用的安全性。Guilmard等[8]結(jié)合鈷和鋁的優(yōu)點(diǎn)，制備v了Li(Ni1-y-zCoyAlz)O2材料。在3．7V（vs Li+/Li）下的可逆容量為185mAhg-1，已經(jīng)在運(yùn)輸和航天領(lǐng)域得到商業(yè)化應(yīng)用。

從2000年開(kāi)始，富錳鉻的層狀材料如Li[Li0．2Mn0．4Cr0．4]O2方面的研究工作為層狀材料家族注入了新鮮血液。人們又重新開(kāi)始考慮Dan等人[9]1992年提出的LiNi1-yMnyO2體系。Ohzuku等[10]制備了LiNi1/2Mn1/2O和LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2材料，使得三元材料LiNi1/2-yMn1/2-yCo2yO2迅速得到商業(yè)化應(yīng)用。三元材料中鈷是三價(jià)，鎳是二價(jià)，錳是四價(jià)的。這些材料的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，晶片間的陽(yáng)離子有序減小了較小的Mn4+、Co3+與大的Ni2+之間的應(yīng)力。三元材料商用的主要原因在于其熱穩(wěn)定性比鈷酸鋰等層狀材料有很大的改善，同時(shí)保持了較高的電化學(xué)性能（3．7V下的可逆容量為170mAhg-1）。充放電過(guò)程中，只有鈷和少量的鎳具有電化學(xué)活性，錳離子即使在高溫下也始終保持不變，這是熱穩(wěn)定性好的主要原因。

圖2 層狀LiCoO2結(jié)構(gòu)示意圖[5]

三元材料的合成主要采用共沉淀法，其中也包括具有濃度梯度的三元材料。圖3即為典型濃度梯度三元材料的結(jié)構(gòu)示意圖。中心富鎳的LiNi0．86Co0．10Mn0．04O2確保材料的高容量，表面富錳的LiNi0．70Co0．10Mn0．20O2保證了材料的熱穩(wěn)定性，從而產(chǎn)生了協(xié)同效應(yīng)。另外一種富鋰、富錳的層狀材料(1-y)Li2MnO3·yLiMO2(M=Mn，Co，Ni)(Li/M＞1)也是當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)，原因在于其有較高的可逆容量(＞230mAhg-1)，儲(chǔ)量豐富的廉價(jià)錳也符合社會(huì)的要求，但是放電過(guò)程中電壓的衰減將使得能量密度降低，還要做大量研究工作以達(dá)到實(shí)用化水平。

圖3 三元濃度梯度層狀材料結(jié)構(gòu)圖[11]

1.2 尖晶石結(jié)構(gòu)的正極材料

尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰LiMn2O4早在上世紀(jì)八十年代就開(kāi)始研究用于鋰離子電池的正極材料，九十年代開(kāi)始考慮替代鈷酸鋰，因?yàn)殄i酸鋰的放電電壓3．95-4．1V，容量148mAhg-1，與鈷酸鋰很接近同時(shí)錳的儲(chǔ)量和價(jià)格也符合經(jīng)濟(jì)和生態(tài)要求。LiMn2O4也是致密的面心立方結(jié)構(gòu)，空間群Fd-3m。與α-NaFeO2型結(jié)構(gòu)晶體的主要區(qū)別在于陽(yáng)離子在陰離子骨架中的分布不同。

如圖4所示，錳離子占據(jù)一半的八面體空穴（16d），鋰離子占據(jù)八分之一的四面體空穴（8a），從而產(chǎn)生了三維立體結(jié)構(gòu)而不再是層狀的。這種材料的倍率性能良好，充電態(tài)的熱穩(wěn)定性也好。但是，充放電循環(huán)過(guò)程中電解液降解產(chǎn)生的HF會(huì)使得錳發(fā)生溶解，從而使容量發(fā)生衰減。改善的方法包括陰陽(yáng)離子取代和表面修飾。

LiNi0．5Mn1．5O4是LiMn2O4的一個(gè)有趣的衍生物，鎳是二價(jià)而錳是四價(jià)，電勢(shì)為4．7V，可逆容量148mAhg-1。氧化還原過(guò)程在Ni2+/Ni3+和Ni3+/Ni4+間發(fā)生，與Mn3+/Mn4+無(wú)關(guān)，這使得材料對(duì)錳的溶解不敏感。研究最多的是它的非化學(xué)計(jì)量形式LiNi0．5Mn1．5O4-δ和LiNixMn2-xO4(x ＜0．5)，特別是前者具有更優(yōu)良的電化學(xué)性能。但是這些高電壓材料受限于當(dāng)前的電解液體系（一般不超過(guò)4．5V），容量衰減很快，因此開(kāi)發(fā)出新的溶劑或添加劑來(lái)擴(kuò)大電解質(zhì)溶液的穩(wěn)定電勢(shì)窗口對(duì)這些材料的應(yīng)用顯得尤為重要。

圖4 尖晶石錳酸鋰的空間群結(jié)構(gòu)[12]

1.3 橄欖石結(jié)構(gòu)的聚陰離子型LiMPO4(M=Fe,Mn,Co,Ni)正極材料

如上圖5，LiFePO4的橄欖石結(jié)構(gòu)由FeO6八面體和PO4四面體通過(guò)邊角連接而成，空間群為Pnma。這種3D結(jié)構(gòu)劃定了b和c方向的通道，鋰離子位于八面體空穴。鋰的擴(kuò)散優(yōu)先沿著b軸進(jìn)行，LiO6八面體通過(guò)共享bc面的邊形成直線鏈。

LiFePO4放電電壓3．45V，由于橄欖石環(huán)境中(PO4)3-聚陰離子的誘導(dǎo)效應(yīng)導(dǎo)致Fe3+/Fe2+能量降低，比已知的鐵基正極材料的電壓要高。理論比容量170mAhg-1，能量密度約為586Whkg-1，略高于鈷酸鋰。其循環(huán)性能和充電態(tài)的熱穩(wěn)定性都十分優(yōu)良，前驅(qū)體材料來(lái)源豐富而且毒性小。因此LiFePO4一直是開(kāi)發(fā)環(huán)境友好、低成本、性能優(yōu)良的正極材料中的研究熱點(diǎn)。

LiFePO4脫鋰時(shí)是LiFePO4和FePO4的兩相反應(yīng)過(guò)程，電壓3．45V。盡管這兩相的電子導(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性都不好，但是反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)速度卻比較高。LiFePO4/FePO4界面高濃度的載荷子（電子和鋰空穴）、電子和鋰離子的耦合傳輸、LiFePO4和FePO4體積變化導(dǎo)致的局部變形都使得界面的嵌鋰動(dòng)力學(xué)速度很高[14]。鋰的脫/嵌行為被描述為兩相沿著晶體a向與bc面平行的快速移動(dòng)。但是機(jī)理十分復(fù)雜，如圖6所示，比如充放電曲線，會(huì)隨著粒徑的大小以及倍率而變化。與體積變化（8%）導(dǎo)致的形變有關(guān)的相界面表面能，在粒徑小于50nm時(shí)會(huì)迅速增加，這導(dǎo)致兩相區(qū)減少，相應(yīng)的縮短了充放電曲線的3．45V電壓平臺(tái)[15]。同時(shí)，LiFePO4的電子導(dǎo)電和離子導(dǎo)電性都不好，如果要達(dá)到170mAh g-1的容量性能，要同步改善電子和離子導(dǎo)電性能。導(dǎo)電性能的改善可以通過(guò)減小一次顆粒的粒徑（幾十納米）來(lái)實(shí)現(xiàn)，隨著粒徑減小，縮短了鋰離子擴(kuò)散路徑，也改善了電子流動(dòng)性能。此外，通過(guò)有機(jī)化合物裂解在顆粒表面包覆碳和金屬粒子，可以有效改善電極內(nèi)部的電子導(dǎo)電性。

過(guò)去十幾年對(duì)LiFePO4的基礎(chǔ)研究一方面說(shuō)明了其機(jī)理的復(fù)雜性，另一方面也展示了理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合在研究復(fù)雜體系時(shí)的力量，并最終使LiFePO4獲得了市場(chǎng)應(yīng)用。容量接近理論容量170mAh g-1，即使在高倍率下也具有非常好的循環(huán)性能，充電態(tài)下的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性也十分優(yōu)越。前面介紹的層狀材料在300℃以下就開(kāi)始放出氧氣并與電解液溶劑發(fā)生放熱反應(yīng)，LixFePO4中Fe-O鍵能防止氧的釋放，在350℃以上的化學(xué)性能也相當(dāng)穩(wěn)定。LiFePO4的主要不足是電壓低，因此限制了其使用時(shí)的能量密度。

圖5 LiFePO4空間結(jié)構(gòu)示意圖[13]

圖6 LiFePO4充放電曲線

為了提高材料電壓繼而提高能量密度，與LiFePO4同步研究的橄欖石結(jié)構(gòu)的化合物還有斜方晶系空間群也為Pnma的LiMnPO4、LiCoPO4和LiNiPO4，它們的電壓分別為4．1V、4．8V和5．1V。但是即便是使用可以改善電極/電解液界面性質(zhì)的添加劑，LiCoPO4和LiNiPO4的研究受傳統(tǒng)電解液的影響受到很大的限制[16]。LiMnPO4研究工作較多，但是錳離子的八面體空穴受Jahn Teller效應(yīng)以及嵌鋰態(tài)和脫鋰態(tài)體積變化的影響而畸變嚴(yán)重，反應(yīng)動(dòng)力學(xué)很慢。而且LiMnPO4的電子和離子導(dǎo)通能力比LiFePO4還差，改善的手段包括碳包覆、納米化和用Mg或Fe部分取代Mn[17]。

1.4 其他聚陰離子型正極材料

鑒于橄欖石結(jié)構(gòu)化合物如LiFePO4的優(yōu)異性能，研究人們?cè)絹?lái)越多地把研究方向轉(zhuǎn)移到其他聚陰離子型材料，以求獲得比目前商業(yè)化的LiCoO2，NCA，NMC，LiMn2O4和LiFePO4材料具有更高能量密度的正極材料。其中包括LiVPO4F、LiFeSO4F、涉及多電子反應(yīng)的Li2MIISiO4(M=Fe，Mn，Co)和具有NASCION結(jié)構(gòu)的Li3V2(PO4)3。

LiVPO4F與礦物L(fēng)iFePO4·OH（羥磷鋰鐵石）結(jié)構(gòu)相同，三斜晶系，空間群P-1，PO4四面體和VO4F2八面體共同組成三維骨架。平均放電電壓4．2V，材料優(yōu)化后可逆容量可達(dá)155mAh g-1。LiVPO4F具有較高的離子導(dǎo)通能力但電子導(dǎo)電性差，這可以通過(guò)碳包覆得到改善。充電態(tài)下的熱穩(wěn)定性也優(yōu)于LiFePO4，使其極具競(jìng)爭(zhēng)力。

LiFeSO4F是新型鋰離子電池正極材料，F(xiàn)eO4F2八面體與F鍵沿c軸共角連接成鏈，再與SO4四面體共角形成三維結(jié)構(gòu)。羥磷鋰鐵石結(jié)構(gòu)的LiFeSO4F平均放電平臺(tái)3．6V，可逆容量130-140 mAh g-1，略低于LiFePO4，但是熱穩(wěn)定性比較高。氟磷鐵錳礦結(jié)構(gòu)的LiFeSO4F放電電壓3．9V，但是電化學(xué)性能不如羥磷鋰鐵石結(jié)構(gòu)的且容量衰減較快。

Li2MSiO4理論上每個(gè)單元可以脫/嵌兩個(gè)鋰離子，理論容量330 mAh g-1，幾乎是橄欖石結(jié)構(gòu)材料的2倍，但這類(lèi)材料的離子和電子導(dǎo)電能力要比LiFePO4低幾個(gè)數(shù)量級(jí)，要通過(guò)納米化和碳包覆來(lái)解決。由于Fe和Si儲(chǔ)量豐富且價(jià)格低廉使得Li2FeSiO4方面的研究工作最多，Li2FeSiO4是斜方晶系，空間群Pmn21。電化學(xué)結(jié)果表明，Li2FeSiO4的放電電壓只有2．9V，穩(wěn)定的可逆容量也只有140 mAh g-1。類(lèi)似地，Li2MnSiO4的穩(wěn)定可逆容量也只有85-100 mAh g-1。雖然理論上Li2CoSiO4電壓可達(dá)5V，但由于缺乏相應(yīng)的電解液以及Co的毒性和昂貴的價(jià)格限制了其研究。已有的研究結(jié)果表明其容量的衰減很快，首次不可逆容量損失也很大。

作為鋰離子電池正極材料，NASCION結(jié)構(gòu)的磷酸釩鋰（Li3V2(PO4)3)被認(rèn)為很有發(fā)展?jié)摿?。單斜的Li3V2(PO4)3屬于P21/n空間群，F(xiàn)eO6八面體和PO4四面體通過(guò)共用氧原子形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖7所示。

圖7 Li3V2(PO4)3結(jié)構(gòu)示意圖[18]

單斜的Li3V2(PO4)3結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，離子導(dǎo)電性?xún)?yōu)于橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4。完全脫鋰時(shí)理論比容量可達(dá)為197 mAh g-1，放電電壓高，循環(huán)性能和熱穩(wěn)定性都比較好。采用碳包覆、納米化[19]、金屬離子摻雜可以改善其較低的電子電導(dǎo)率。

Li3V2(PO4)3充放電機(jī)理與充放電的電壓區(qū)間有關(guān)。電壓窗口為3．0-4．8V時(shí)（見(jiàn)圖8），充電時(shí)鋰離子的脫出是分步進(jìn)行的，共有四個(gè)電壓平臺(tái)。第一個(gè)鋰脫出過(guò)程中，由于存在一個(gè)穩(wěn)定的Li2．5V2(PO4)3有序相，分Li3V2(PO4)3→Li2.5V2(PO4)3→Li2V2(PO4)3兩步進(jìn)行，對(duì)應(yīng)的電壓平臺(tái)為3．6V和3．7V；第二個(gè)鋰的脫出是一步完成的，Li2V2(PO4)3→Li1V2(PO4)3，對(duì)應(yīng)4．1V的電壓平臺(tái)，此時(shí)理論容量133 mAh g-1。第三個(gè)鋰的脫出動(dòng)力學(xué)比較困難，Li1V2(PO4)3→V2(PO4)3，一步完成，對(duì)應(yīng)4．56V的電壓平臺(tái)，理論容量197 mAh g-1。放電時(shí)鋰離子嵌入，前兩個(gè)Li嵌入時(shí)呈現(xiàn)固溶體行為，曲線出現(xiàn)S形，V2(PO4)3→Li2V2(PO4)3。最后一個(gè)Li分兩步鋰嵌入，Li3V2(PO4)3→Li2.5V2(PO4)3→Li3V2(PO4)3，出現(xiàn)3．65V和3．58V兩個(gè)電壓平臺(tái)。

NASCION結(jié)構(gòu)的Li3V2(PO4)3與LiCoO2等層狀結(jié)構(gòu)材料相比具有熱穩(wěn)定性和安全性能好的優(yōu)點(diǎn)，與LiFePO4相比具有更高的離子電導(dǎo)和較高的電壓和能量密度，極具應(yīng)用前景，但是高電壓（4．8V）下容量衰減較快，需要材料改性或?qū)ふ倚碌碾娊赓|(zhì)溶液體系。

圖8 Li3V2(PO4)3充放電曲線

2 結(jié)論

理想的鋰離子電池正極材料必須具備以下幾個(gè)方面的要求：

2．1 物理化學(xué)性質(zhì)需穩(wěn)定，不與電解液發(fā)生化學(xué)或物理的反應(yīng)，保證電池良好的可逆循環(huán)性能。

2．2 具有較高的比容量大。

2．3 具有較高的體積能量密度和質(zhì)量能量密度。

2．4 具有利于鋰離子遷移的通道，和良好的電子導(dǎo)電性，以期提高電池的最大工作電流。

2．5 吉布斯自由能較大，具有提高電池的工作電壓的潛力。

2．6 能夠保證電池具有穩(wěn)定的工作電壓。

2．7 原料廉價(jià)易得、制備工藝簡(jiǎn)單以降低電池的生產(chǎn)成本、對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

由上可知，不同種類(lèi)的正極材料具有不同的應(yīng)用特點(diǎn)。層狀結(jié)構(gòu)的LiCoO2電極材料由于在電壓穩(wěn)定性、可逆性、放電容量、充放電效率等方面具有優(yōu)良的性能，但是鈷的價(jià)格昂貴，特別是鈷酸鋰在充電態(tài)時(shí)的穩(wěn)定性不理想，這些限制了該材料在動(dòng)力汽車(chē)方面的應(yīng)用。LiNiO2與LiCoO2結(jié)構(gòu)相同，且價(jià)格低，充電后期更穩(wěn)定，但層狀結(jié)構(gòu)不理想，鋰離子的擴(kuò)散困難，影響了材料的電化學(xué)性能。鈷和鋁部分取代鎳的材料Li(Ni1-y-zCoyAlz)O2結(jié)合了鈷和鋁的優(yōu)點(diǎn)，材料的循環(huán)性能和首效得到較大的提高，層狀結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有所增強(qiáng)，充電時(shí)的熱穩(wěn)定性能提高，同時(shí)有效提升了使用的安全性。富錳鉻的層狀材料的熱穩(wěn)定性比鈷酸鋰等層狀材料有了進(jìn)一步的改善，但能量密度在放電時(shí)，隨電壓的衰減而減低，工業(yè)化的應(yīng)用還需要進(jìn)一步的研究。尖晶石結(jié)構(gòu)的錳酸鋰正極材料的倍率性能和熱穩(wěn)定性較好，但由于電解液原因容量有明顯衰減。LiFePO4的循環(huán)性能，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性都十分優(yōu)良，且具有成本優(yōu)勢(shì)，但能量密度受到低電壓的限制。NASCION結(jié)構(gòu)的Li3V2(PO4)3熱穩(wěn)定性和安全性?xún)?yōu)于過(guò)渡金屬酸鹽正極材料，同時(shí)離子電導(dǎo)能力和電壓和能量密度也優(yōu)于其他聚陰離子型正極材料，如能研發(fā)出抗高電壓的電解液，使電解液的最高已占分子軌道（HOMO）能量低于Li3V2(PO4)3的電化學(xué)勢(shì)，該材料將具有較好的應(yīng)用前景。