The lithium – iron phosphate LiFePO4 as cathode material for lithium-ion batteries

The review generalizes the literary data on physical-chemical and electrochemical properties of lithium-iron phosphate connected with perspectives of LiFePO₄ use as a cathode material for lithium-ion batteries and published up to 2009 inclusive.

Authors:

Burmistrova N. A., Saratov State University, 83, Astrakhanskaya St., Saratov, 410012

Sycheva V. O., Saratov State University, 83, Astrakhanskaya St., Saratov, 410012

Churikov Aleksei Vladimirovich, Saratov State University, 83, Astrakhanskaya St., Saratov, 410012, churikovav@info.sgu.ru

Ivanishcheva Irina Anatol'evna, Saratov State University, 83, Astrakhanskaya St., Saratov, 410012, chemistryrus@mail.ru

Key words:

литий-ионный аккумулятор, катодные материалы, интеркаляция, наночастицы

Literature

1. Whittingham M. S. // Chem. Rev. 2004. Vol. 104. P. 4271–4301.
2. Li Z., Zhang D., Yang F. // J. Mater. Sci. 2009. Vol. 44. P. 2435–2443.
3. Ravet N., Goodenough J., Besner S., Simoneau M., Hovington P., Armand M. // The Electrochem. Society and The Electrochem. Society of Japan Meeting Abstract, Honolulu, HI, Abstract 127 (1999) 99–2.
4. Sebastian L., Gopalakrishnan J. // J. Mater. Chem. 2003. Vol. 13. P. 433–441.
5. Yamada A., Chung S. C., Hinokuma K. // J. Electrochem. Soc. 2001. Vol. 148. P. A224 – A229.
6. Arnold G., Garche J., Hemmer R., Strobele S., Volgar C., Wohlfahrt-Meherens M. // J. Power Sources. 2003. Vol. 119–121. P. 247–251.
7. Padhi A. K., Nanjundaswamy K. S., Masquelier C., Okada S., Goodenough J. B. // J. Electrochem. Soc. 1997. Vol. 144. P. 1609–1613.
8. Dominko R., Gabersèek M., Drofenik J., Bele M., Pejovnik S. // Electrochem. and Solid-State Lett. 2001. Vol. 4. P. 187–190.
9. Franger S., Le Cras F., Bourbon C., Rouault H. // Electrochem. and Solid-State Lett. 2002. Vol. 5. P. 231–233.
10. Huang H., Yin S.-C., Nazar L. F. // Electrochem. and Solid-State Lett. 2001. Vol. 4. P. 170–172.
11. Dong Y. Z., Zhao Y. M., Duan H., Chen L., He Z. F., Chen Y. H. // J. Solid State Electrochem. 2010. Vol. 14. P. 131–137.
12. Dong Y. Z., Zhao Y. M., Chen Y. H., He Z. F., Kuang Q. // Mater. Chemistry and Physics. 2009. Vol. 115. P. 245–250.
13. Kim J.-K., Cheruvally G., Ahn J.-H. // J. Solid State Electrochemistry. 2008. Vol. 12. P. 799–805.
14. Kwon S. J., Kim C. W., Jeong W. T., Sub K. // J. Power Sources. 2004. Vol. 137. P. 93–99.
15. Kim J.-K., Cheruvally G., Choi J. W., Kim J. U., Ahn J. H., Cho G. B., Kim K. W., Ahn H. J. // J. Power Sources. 2007. Vol. 166. P. 211–218.
16. Kim J.-K., Choi J. W., Cheruvally G., Kim J. U., Ahn J. H., Cho G. B., Kim K. W., Ahn H. J. // Mater. Lett. 2007. Vol. 61. P. 3822–3825.
17. Doeff M. M., Wilcox J. D., Yu R., Aumentado A., Marcinek M., Kostecki R. // J. Solid State Electrochem. 2008. Vol. 12. P. 995–1001.
18. Hu Y., Doef M. M., Kostecki R., Finones R. // J. Electrochem. Soc. 2004. Vol. 151. P. 1279–1285.
19. Aurbach D., Markovsky B., Salitra G., Markevich E., Talyossef Y., Koltypin M., Nazar L., Ellis B., Kovacheva D. // J. Power Sources. 2007. Vol. 165. P. 491–499.
20. Zhang J., Gao L. // Mater. Res. Bull. 2004. Vol. 39. P. 2249–2255.
21. Chick L. A., Pederson L. R., Maupin G. D., Bates J. L., Thomas L. E., Exarhos G. J. // Mater. Lett. 1990. Vol. 10. P. 6–12.
22. Junior A. F., de Olivera Lima E. C., Novak M. A., Wells P. R. // J. Magnetism and Magnetic Mater. 2007. Vol. 308. P. 198–202.
23. Chen S-Y., Gao B., Su L-H., Mi C-H., Zhang X-G. // J. Solid State Electrochem. 2009. Vol. 13. P. 1361–1366.
24. Fey G. T.-K., Lu T.-L. // J. Power Sources. 2008. Vol. 178. P. 807–814.
25. Li X., Wang W., Shi Ch., Wang H., Xing Y. // J. Solid State Electrochem. 2009. Vol. 13. P. 921–926.
26. Renschler C. L., Sylwester A. P., Salgado L. V. // J. Mater. Res. 1989. Vol. 4. P. 452–457.
27. McKeown N. B. // J. Mater. Chem. 2000. Vol. 10. P. 1979–1995.
28. Nien Y-H., Carey J. R., Chen J-Sh. // J. Power Sources. 2009. Vol. 193. P. 822–827.
29. Yamada A., Hosoya M., Chung S.-C., Kudo Y., Hinokuma K., Liu K.-Y., Nishi Y. // J. Power Sources. 2003. Vol. 119–121. P. 232–238.
30. Zhi X., Liang G., Wang L., Ou X., Zhang J., Cui J. // J. Power Sources. 2009. Vol. 189. P. 779–782.
31. Aurbach D., Markovsky B., Salitra G., Markevich E., Talyossef Y., Koltypin M., Nazar L., Ellis B., Kovacheva D. // J. Power Sources. 2007. Vol. 165. P. 491–499.
32. Herle PS., Ellis B., Coombs N., Nazar L. F. // Nature Mater. 2004. Vol. 3. P. 147–152.
33. Cho Y-D., Fey G. T-K., Kao H-M. // J. Power Sources. 2009. Vol. 189. P. 256–262.
34. Lu Ch-Z., Fey G.T-K., Kao H-M. // J. Power Sources. 2009. Vol. 189. P. 155–162.
35. Konstantinov K., Bewloy S., Wang G. X., Lindsay M., Wang J. Z., Liu H. K., Dou S. X., Ahn J.-H. // Electrochim. Acta. 2004. Vol. 50. P. 421–426.
36. Yu L., Liu Q., Wang H. // Ionics. 2009. Vol. 15. P. 689–692.
37. Yang S., Song Y., Ngala K., Zavalij P. Y., Whittingham M. S. // J. Power Sources. 2003. Vol. 119–121. P. 239–246.
38. Wilcox J. D., Doeff M. M., Marcinek M., Kostecki R. // J. Electrochem. Soc. 2007. Vol. 154. P. 389–395.
39. Doeff M. M., Hu Y., McLarnon F., Kostecki R. // Electrochem. and Solid-State Lett. 2003. Vol. 6. P. A207 – A209.
40. Kadoma Y., Kim J-M., Abiko K., Ohtsuki K., Kumagai N. // Electrochimica Acta. 2010. Vol. 55. P. 1034–1041.
41. Gaberscek M., Dominko R., Bele M., Remskar M., Hanzel D., Jamnik J. // Solid State Ionics. 2005. Vol. 176. P. 1801–1805.
42. Xu J., Chen G., Li X. // Mater. Chem. and Phys. 2009. Vol. 118. P. 9–11.
43. Xing W., Dunlap R., Dahn J. // J. Electrochem. Soc. 1998. Vol. 145. P. 62–70.
44. Xing W., Xue J., Dahn J. // J. Electrochem. Soc. 1996.Vol. 143. P. 3046–3052.
45. Yang Y., Liao X.-Z., Ma Z.-F., Wang B.-F., He L., He Y.-S. // Electrochem. Communi. 2009. Vol. 11. P. 1277–1280.
46. Fedorkova A., Nacher-Alejos A., Gomez-romero P., Orinekova R., Kaniansky D. // Electrochim. Acta. 2010. Vol. 55. P. 943–947.
47. Fedorkova A., Wiemhofer H-D., Orinakova R., Orinak A., Stan M. C., Winter M., Kaniansky D., Alejos A. N. // J. Solid State Electrochem. 2009. Vol. 13. P. 1867–1872.
48. Song G-M., Wu Y., Liu G., Xu Q. // J. Alloys and Compounds. 2009. Vol. 487. P. 214–217.
49. Wu L., Li X., Wang Z., Li L., Zheng J., Guo H., Hu Q., Fang J. // J. Power Sources. 2009. Vol. 189. P. 681–684.
50. Wu Sh., Chen M.-S., Chien Ch.-J., Fu T.-P. // J. Power Sources. 2009. Vol. 189. P. 440–444.
51. Sun C. S., Zhou Z., Xu Z. G., Wang D. G., Wei J. P., Bian X. K., Yan J. // J. Power Sources. 2009. Vol. 193. P. 841–845.
52. Liu Z., Zhang X., Hong L. // J. Appl. Electrochem. 2009. Vol. 39. P. 2433–2438.
53. Lee S. B., Cho S. H., Heo J. B., Aravindan V., Kim H. S., Lee Y. S. // J. of Alloys and Compounds. 2009. Vol. 488. P. 380–385.
54. Shenouda A. Y., Liu H. K. // J. Alloys and Compounds. 2009. Vol. 477. P. 498–503.
55. Wang Y., Yang Y., Hu X., Yang Y., Shao H. // J. Alloys and Compounds. 2009. Vol. 481. P. 590–594.
56. Nam K-W., Yoon W-S., Zaghib K., Chung K. Y., Yang X-Q. // Electrochem. Commun. 2009. Vol. 11. P. 2023–2026.
57. Liu H., Xie J. // J. of Mater. Processing Technology. 2009. Vol. 209. P. 477–481.
58. Li L., Li X., Wang Z., Wu L., Zheng J., Guo H. // J. Phys. Chem. Solids. 2009. Vol. 70. P. 238–242.
59. Bini M., Mozzati M. C., Galinetto P., Capsoni D., Ferrari S., Grandi M. S., Massarotti Vol. // J. Solid State Chem. 2009. Vol. 182. P. 1972–1981.
60. Arumugam D., Paruthimal Kalaignan G., Manisankar P. // J. Solid State Electrochem. 2009. Vol. 13. P. 301–307.
61. Guo Z. P., Liu H., Bewlay S., Liu H. K., Dou S. X. // Synthetic Metals. 2005. Vol. 153. P. 113–116.
62. Hong J., Wang C., Kasavajjula U. // J. Power Sources. 2006. Vol. 162. P. 1289–1296.
63. Lee K. T., Lee K. S. // J. Power Sources. 2009. Vol. 189. P. 435–439.
64. Islam M. S., Driscoll D. J., Fisher C. A.J., Slater P. R. // Chem. of Mater. 2005. Vol. 17. P. 5085–5092.
65. Ellis B., Perry L. K., Ryan D. H., Nazar L. F. // J. Amer. Chem. Soc. 2006. Vol. 128. P. 11416–11422.
66. Morgan D., Van der Ven A., Ceder G. // Electrochem. Solid-State Lett. 2004. Vol. 7. P. A30 – A32.
67. Laffont L., Delacourt C., Gibot P., Wu M. Y., Kooyman P., Masquelier C., Tarascon J.-M. // Chem. of Mater. 2006. Vol. 18. P. 5520–5529.
68. Delacourt C., Laffont L., Bouchet R., Wurm C., Leriche J.-B., Morcrette M., Tarascon J.-M., Masquelier C. // J. Electrochem. Soc. 2005. Vol. 152. P. A913 – A921.
69. Ouyang X., Lei M., Shi S., Luo C., Liu D., Jiang D., Ye Z., Lei M. // J. Alloys and Compounds. 2009. Vol. 476. P. 462–465.
70. Chen Y.-Ch., Chen J.-M., Hsu Ch.-H., Yeh J.-W., Shih H. C., Chang Y.-S., Sheu H.-Sh. // J. Power Sources. 2009. Vol. 189. P. 790–793.
71. Chen Y.-Ch., Chen J.-M., Hsu Ch.-H., Lee J.-F., Yeh J.-W., Shih H. C. // Solid State Ionics. 2009. Vol. 180. P. 1215–1219.
72. Nam K.-W., Wang X.-J., Yoon W.-S., Li H., Huang X., Haas O., Bai J., Yang X.-Q. // Electrochem. Commun. 2009. Vol. 11. P. 913–916.
73. Yang R., Song X., Zhao M., Wang F. // J. Alloys and Compounds. 2009. Vol. 468. P. 365–369.
74. Heo J. B., Lee S. B., Cho S. H., Kim J., Park S. H., Lee Y. S. // Mater. Lett. 2009. Vol. 63. P. 581–583.
75. Ma J., Qin Q.-Z. // J. Power Sources. 2005. Vol. 148. P. 66–71.
76. Penazzi N., Arrabito M., Piana M., Bodoardo S., Panero S., Amadei I. // J. European Ceramic Society. 2004. Vol. 24. P. 1381–1384.
77. Hu G.-R., Gao X.-G., Peng Z.-D., Du K., Tan X.-Y., Liu Y. J. // Transactions Nonferrous Metals Soc. of China. 2007. Vol. 17. P. 296–300.
78. Morales J., Santos-Pena J., Rodriges-Castellon E., Franger S. // Electrochim. Acta. 2007. Vol. 53. P. 920–926.
79. Chen Y., Okada S., Yamaki J.-I. // Composite Interfaces. 2004. Vol. 11. P. 227–283.
80. Axmann P., Stinner C., Wohlfahrt-Mehrens W., Mauger A., Gendron F., Julien C. M. // Chem. Mater. 2009. Vol. 21. P. 1636–1644.
81. Zaghib K., Mauger A., Goodenough J. B., Gendron F., Julien C. M. // Chem. of Mater. 2007. Vol. 19. P. 3740–3747.
82. Liao X.-Z., He Y.-S., Ma Z.-F., Zhang X.-M., Wang L. // J. Power Sources. 2007. Vol. 174. P. 720–725.
83. Yang L., Jiao L., Miao Y., Yuan H. // J. Solid State Electrochem. 2009. Vol. 13. P. 1541–1544.
84. Zheng J., Li X., Wang Z., Li J., Li L., Wu L., Guo H. // Ionics. 2009. Vol. 15. P. 753–759.
85. Myung S.-T., Komaba S., Hirosaki N., Yashiro H., Kumagai N. // Electrochim. Acta. 2004. Vol. 49. P. 4213–4222.
86. Higuchi M., Katayama K., Azuma Y., Yukawa M., Suhara M. // J. Power Sources. 2003. Vol. 119–121. P. 258–261.
87. Zhou J., Shen X., Jing M., Zhan Y. // Rare Metals. 2006. Vol. 25. P. 19–24.
88. Takahashi M., Tobishima S., Takei K., Sakurai Y. // J. Power Sources. 2001. Vol. 97–98. P. 508–511.
89. Yang J., Xu J. J. // J. Electrochem. Soc. 2006. Vol. 153. P. 716–723.
90. Huang Y., Ren H., Yin Sh., Wang Y., Peng Z., Zhou Y. // J. Power Sources. 2010. Vol. 195. P. 610–613.
91. Huang Y., Ren H., Peng Z., Zhou Y. // Electrochim. Acta. 2009. Vol. 55. P. 311–315.
92. Yang G., Zhang X., Liu J., He X., Wang J., Xie H., Wang R. // J. Power Sources. 2010. Vol. 195. P. 1211–1215.
93. Beninati S., Damen L., Mastragostino M. // J. Power Sources. 2009. Vol. 194. P. 1094–1098.
94. Rahgappa D., Ichihara M., Kudo T., Honma I. // J. Power Sources. 2009. Vol. 194. P. 1036–1042.
95. Liu J., Jiang R., Wang X., Huang T., Yu A. // J. Power Sources. 2009. Vol. 194. P. 536–540.
96. Lu Y., Shi J., Guo Z., Tong Q., Huang W., Li B. // J. Power Sources. 2009. Vol. 194. P. 786–793.
97. Konarova M., Taniguchi I. // J. Power Sources. 2009. Vol. 194. P. 1029–1035.
98. Yu F., Zhang J., Yang Y., Song G. // J. Power Sources. 2009. Vol. 189. P. 794–797.
99. Zhang Y., Feng H., Wu X., Wang L., Zhang A., Xia T., Dong H., Liu M. // Electrochim. Acta. 2009. Vol. 54. P. 3206–3210.
100. Jugovic D., Uskokovic D. // J. Power Sources. 2009. Vol. 190. P. 538–544.
101. Garcma-Moreno O., Alvarez-Vega M., Garcia-Alvarado F., Garcia-Jaca J., Gallarado J. M., Sanjuan M. L., Amador U. // Chem. of Mater. 2001. Vol. 13. P. 1570–1576.
102. Park K. S., Son J. T., Chung H. T., Kim S. J., Lee C. H., Kim H. G. // Electrochem. Commun. 2003. Vol. 5. P. 839–842.
103. Barker J., Saidi M. Y., Swoyer J. L. // Electrochem. and Solid-State Lett. 2003. Vol. 6. P. A53 – A55.
104. Kim H.-S., Cho B.-W., Cho W. I. // J. Power Sources. 2004. Vol. 132. P. 235–239.
105. Meligrana G., Gerbaldi C., Tuel A., Bodoardo S., Penazzi N. // J. Power Sources. 2006. Vol. 160. P. 516–522.
106. Aimable A., Aymes D., Bernard F., Cras F. L. // Solid State Ionics. 2009. Vol. 180. P. 861–866.
107. Guo X-F., Zhan H., Zhou Y.-H. // Solid State Ionics. 2009. Vol. 180. P. 386–391.
108. Kang B., Ceder G. // Nature Letters. 2009. Vol. 458. P. 190–193
109. Hamelet S., Gibot P., Casas-Cabanas M., Bonnin D., Grey C. P., Cabana J., Leriche J.-B., Crvajal J. R., Courty M., Levasseur S., Carlach P., Thournout M. V., Tarascon J.-M., Masquelier Ch. // J. Mater. Chem. 2009. Vol. 19. P. 3979–3991.
110. Yao J., Konstantinov K., Wang G. X., Liu H. K. // J. Solid State Electrochemistry. 2007. Vol. 11. P. 177–185.
111. Wang K., Cai R., Yuan T., Yu X., Ran R., Shao Z. // Electrochim. Acta. 2009. Vol. 54. P. 2861–2868.
112. Piana M., Arrabito M., Bodoardo S., D'Epifanio A., Satolli D., Croce F., Scrosati B. // Ionics. 2002. Vol. 8. P. 17–26.
113. Chang Z.-R., Lv H.-J., Tang H.-W., Li H.-J., Yuan X.-Z., Wang H. // Electrochim. Acta. 2009. Vol. 54. P. 4595–4599.
114. Konarova M., Taniguchi I. // Powder Technology. 2009. Vol. 191. P. 111–116.
115. Tang K., Sun J., Yu X., Li H., Huang X. // Electrochim. Acta. 2009. Vol. 54. P. 6565–6569.
116. Julien C. M., Mauger A., Ait-Salah A., Massot M., Gendron F., Zaghib K. // Ionics. 2007. Vol. 13. P. 395–411.
117. Ait-Salah A., Mauger A., Jilien C. M., Gendron F. // Mater. Sci. Eng. B. 2006. Vol. 129. P. 232–244.
118. Song M.-S., Kang Y.-M., Kim Y.-I., Park K.-S., Kwon H.-S. // Inorg. Chem. 2009. Vol. 48. P. 8271–8275.
119. Drozd V., Liu G. Q., Liu R. S., Kuo H. T., Shen C. H., Shy D. S., Xing X. K. // J. Alloys and Compounds. 2009. Vol. 487. P. 58–63.
120. Xu Y., Lu Y., Yan L., Yang Z., Yang R. // J. Power Sources. 2006. Vol. 160. P. 570–576.
121. Sun L. Q., Cui R. H., Jalbout A. F., Li M. J., Pan X. M., Wang R. S., Xie H. M. // J. Power Sources. 2009. Vol. 189. P. 522–526.
122. Li P., He W., Zhao H., Wang Sh. // J. Alloys and Compounds. 2009. Vol. 471. P. 536–538.
123. Zhou W., He W., Li Z., Zhao H., Yan S. // J. Solid State Electrochem. 2009. Vol. 13. P. 1819–1823.
124. Bodoardo S., Gerbaldi C., Meligrana G., Tuel A., Enzo S., Penazi N. // Ionics. 2009. Vol. 15. P. 19–26.

Journal issue:

2009. Т. 9, № 4,