图中可以看出，在充电的过程中，CV曲线图呈现出二个电流峰，分别位于4.74V和4.96V，显示磷酸钴锂在充电过程中复杂的价态变化过程。其中位于4.74V左右的氧化过程尚未清楚，有待今后进一步研究。位于4.96V的氧化过程对应于Co2+的氧化过程。在放电过程中，在放电过程中，曲线只显示了一个还原峰，位于4.68V左右，对应于Co的还原过程。对电池容量的测试过程显示于图3B中。在前5次的循环过程中，可以从图中发现，纯相磷酸钴锂的充电平台在4.92V左右，而放电平台在4.70V左右。这与CV测试的结果是一致的。此外从图3B中同样可以发现，磷酸钴锂材料在0.1C下测试时，具有比较高的首次放电容量（143mAh/g）。由于磷酸钴锂材料具有较高的放电平台（4.7V），与磷酸铁锂材料（3.2V放电平台）相比，能量密度高出50%左右，具有非常优良的潜在应用价值。但是，对充放电图谱仔细研究，可以发现纯相的磷酸钴锂材料，前5次充放电容量相差较大，从第一次的143mAh/g很快下降到了第五次的118mAh/g，显示纯相的磷酸钴锂材料性能不够稳定的一面。这样的电化学数据，还不足以支持实际的推广应用。
3+
图3：纳米磷酸钴锂的电化学性能 （A），循环伏安曲线（B），电容量测试数据
Fig.3: Electrochemical properties of prepared LiCoPO4 powder. (a): CV curve and (b), cyclic performance
2.3.2 Fe掺杂磷酸钴锂电化学性能
研究中使用不同元素（Mg、Fe、Sm、Ni）对纳米磷酸钴锂进行了改性研究，发现Fe掺杂的LiCoPO4具有较为突出的电化学性能，结果如图4所示。在图4A的CV曲线中，与图3A相似，掺杂Fe的LiCoPO4在充电过程中也形成了两个峰，其中位于4.92V氧化峰对应于Co2+的氧化过程，而在放电过程中形成的4.69V左右的还原峰对应于Co3+的还原过程。比容量的测试数据见图4B，显示了Fe掺杂磷酸钴锂的应用价值。与纯相磷酸钴锂不同，Fe掺杂磷酸钴锂显示了两个充放电特征。首先，在充放电曲线中，在3.5V左右，出现了较为短暂的充放电平台。该平台对应于Fe2+/Fe3+的氧化还原电位，体现了Fe在磷酸钴锂材料中也可参与
电极反应。在实际应用中，今后可用作为放电终止、电池必须充电的判据和缓冲电压平台。此外，从图4B中还发现，Fe掺杂磷酸钴锂材料显示了较高的首次放电容量和非常稳定的充放电行为。在0.1C放电倍率下，Fe掺杂磷酸钴锂首次放电容量为146140mAh/g，结果5次循环后，稳定在140mAh/g左右。由此可见，在纯相的LiCoPO4中添加一定量的Fe元素掺杂，对于LiCoPO4电化学性能特别是对比容量、循环性能、稳定性等有显著的帮助。
图4：铁掺杂磷酸钴锂的电化学性能 （A），循环伏安曲线（B），电容量测试数据 Fig.4: Electrochemical properties of Fe doped LiCoPO4 powder. (a): CV curve and (b), cyclic performance
3结论
本文设计了一种喷雾裂解制备纳米结构磷酸钴锂材料的合成工艺路线。通过控制前驱体的组成和后续的裂解过程，获得了一种空心球形磷酸钴锂材料。在扫描电镜下观察发现，该材料由200-300纳米的磷酸钴锂晶粒和少量的纳米孔隙构成。纯相磷酸钴锂表现了较高的首次放电容量，经过多次循环后容量急剧下降。通过Fe离子掺杂，有效地提高了磷酸钴锂纳米材料的首次放电容量和循环性能，有望在今后得到应用。
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