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提高磷酸铁锂电池特性的方式有哪些呢?

提高磷酸铁锂电池特性的方式有哪些呢?

来源:
2021/08/05 17:42
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【摘要】:

  改进磷酸铁的性能

  磷酸铁锂(LiFePO)比其他锂电池正极材料更安全、更环保、更便宜,但它仍然有致命的弱点:一是电导率低,大电流放电性能差;二是振动密度低,电池容量和能量密度低。那么如何提高磷酸铁锂电池的性能呢?

  磷酸铁锂电池

  碳具有优良的导电性。在磷酸铁锂的合成中,掺杂或涂覆导电碳是提高磷酸铁锂导电性的一种简单而有效的方法。加入少量的碳,一方面通过碳与LiFePO的直接接触增强了粒子之间的电子导电性,提高了磷酸铁锂的电导率。另一方面,可以在一定程度上抑制LiFePO和颗粒的生长,减小颗粒尺寸,缩短Lit在充放电过程中的扩散路径,间接改善LiFePO4的倍增器特性。用于掺杂或涂层的碳源可分为无机碳源和有机碳源。无机碳源包括乙炔黑、石墨、SP等形式的碳材料,有机碳源包括葡萄糖、蔗糖、柠檬酸、聚丙烯、聚乙烯醇等有机化合物和聚合物。碳的低密度不仅可以提高磷酸铁锂的导电性,还可以降低其振动密度。因此,在保持导电性的同时,添加的碳越少越好。

  2. 在LiFePO4中掺杂金属离子是提高LiFePO4粒子内部电导率的有效手段之一。当掺杂的金属离子进入晶体时,就会引起材料的晶格缺陷,从根本上提高了材料的导电性。与碳掺杂或碳涂层相比,金属离子掺杂并不降低材料的振动密度,有利于提高磷酸铁锂电池的能量密度。

  稀土离子的引入是改善LiFePO4电化学性能的一种有效方法,可以将LiFePO4的粒径减小到纳米级,提高其可逆容量和循环性能。

  3.减小磷酸铁锂的粒径有利于缩短锂离子在充放电过程中的扩散路径,提高锂电池的扩散速率,提高大电流充放电性能。采用液相化学合成法(如共沉淀法、溶胶-凝胶法等)有利于减小粒径。但是,如果粒度过小,材料的振动密度就会降低,材料的比表面积就会增加,这不利于电极加工和电池能量密度的提高。合理的粒度控制是优化材料综合性能的关键技术之一。

  改性方法包括在LiFePO4颗粒表面掺杂导电碳或包覆碳、金属包覆、金属离子掺杂和粒径控制。目前,碳掺杂(或涂层)和金属离子掺杂仍是研究的重点。涂层可将电导率提高到10-S /cm左右,掺杂可将电导率提高8倍,提高充放电性能,倍增器性能高,在一定程度上抑制了容量衰减。磷酸铁锂的工业化也证明了碳掺杂(或包覆)和金属离子掺杂可以解决磷酸铁锂电导率低的问题。

 

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