新型金属磷硫和硅硫化物电池材料的合成、结构及电化学性能研究

以LiFePO4和Li2FeSiO4为代表的聚阴离子型化合物是很有前途和潜力的锂离子电池材料。本项目拟用与O同族但极化能力较强的S取代O，设计了LiFePS4 和Li2FeSiS4 等12种金属磷硫和硅硫化物，系统地开展新材料的合成、结构及电化学性能的研究。采用真空石英玻璃管高温固相法、溶剂热法、高能球磨法合成材料，对工艺进行优化，得到纯相材料。应用粉末X射线衍射分析对产物进行物相鉴定，确定新材料的晶体结构和相关参数。对材料的成分、其他结构、导电性等物理化学性质、电化学性能进行系统地测试表征。提出硫与过渡金属离子共同变价的充放电机理假设，并通过实验结果进行验证。通过研究，可望得到一系列新型聚阴离子型锂离子电池材料，并可能从中脱颖而出具有特色、性能优异的新一代正极材料。分析归纳新型金属磷硫和硅硫化物电池材料设计、合成工艺、结构及电化学性能之间的内在联系，为进一步的材料设计和合成提供科学依据。