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如何改進(jìn)磷酸鐵鋰離子電池正極材料的性能?

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2021年04月01日  

磷酸鐵鋰離子電池正極材料性能改進(jìn)的方法


由于磷酸鐵鋰正極材料本身較差的導(dǎo)電率和較低的鋰離子擴(kuò)散系數(shù),國(guó)內(nèi)外研究者在這些方面進(jìn)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(gè)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(yáng)離子位置摻雜一些導(dǎo)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(dǎo)電率以及鋰離子的擴(kuò)散速率,進(jìn)而達(dá)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(dǎo)率的一種有效方法,碳可以起到以下幾個(gè)方面的用途:①抑制LiFePO4晶粒的長(zhǎng)大,增大比表面積;②增強(qiáng)粒子間和表面電子的導(dǎo)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(dāng)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(dǎo)電性方面的限制,鋰離子在磷酸鐵鋰離子電池材料中的擴(kuò)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(kuò)散通道是一維的,因此可以減小顆粒的粒徑來(lái)縮短鋰離子擴(kuò)散路徑,從而達(dá)到改善鋰離子擴(kuò)散速率的問(wèn)題。


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


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