磷酸鐵鋰離子電池正極材料性能改進的方法

由于磷酸鐵鋰正極材料本身較差的導電率和較低的鋰離子擴散系數(shù)，國內(nèi)外研究者在這些方面進行了大量的研究，也取得了一些很好的效果。其改性研究重要在3個方面:摻雜法、包覆法和材料納米化。

①摻雜法

摻雜法重要是指在磷酸鐵鋰晶格中的陽離子位置摻雜一些導電性好的金屬離子，改變晶粒的大小，造成材料的晶格缺陷，從而提高晶粒內(nèi)電子的導電率以及鋰離子的擴散速率，進而達到提高磷酸鐵鋰離子電池材料性能的目的。目前，摻雜的金屬離子重要有Ti4＋、CO2＋、Zn2＋、Mn2＋、La2＋、V3＋、Mg2＋。

②包覆法

在LiFePO4材料表面包覆碳是提高電子電導率的一種有效方法，碳可以起到以下幾個方面的用途：①抑制LiFePO4晶粒的長大，增大比表面積;②增強粒子間和表面電子的導電率，減少電池極化的發(fā)生;③起到還原劑的用途，防止Fe的生成，提高產(chǎn)品純度;④充當成核劑，減小產(chǎn)物的粒徑；⑤吸附并保持電解液的穩(wěn)定。

③材料納米化

相較在導電性方面的限制，鋰離子在磷酸鐵鋰離子電池材料中的擴散是電池放電的最重要也是決定性的控制步驟。由于LiFePO4的橄欖石結(jié)構(gòu)，決定了鋰離子的擴散通道是一維的，因此可以減小顆粒的粒徑來縮短鋰離子擴散路徑，從而達到改善鋰離子擴散速率的問題。

采用離子摻雜、包覆、材料納米化3種改性方法對磷酸鐵鋰離子電池正極材料在電導率低、鋰離子擴散速率慢、低溫放電性能差等方面的不足有很大的改進。因此，通過以上方法來全面提高磷酸鐵鋰的綜合性能仍然是當前和今后該領(lǐng)域研究和應用的重要發(fā)展方向之一。