2022-08-13
一、磷酸鐵鋰電池的劣勢
1、導(dǎo)電性差:目前在實(shí)際生產(chǎn)過程中,通過在前驅(qū)體中加入有機(jī)碳源和高價(jià)金屬離子,通過摻雜來提高材料的導(dǎo)電性,研究研究表明,磷酸鐵鋰的導(dǎo)電率提高了7個(gè)數(shù)量級(jí),使磷酸鐵鋰具有與鈷酸鋰相似的導(dǎo)電特性。
2、鋰離子的擴(kuò)散速度慢。目前的解決方案主要包括納米尺寸的LiFePO晶粒,從而減少鋰離子在晶粒中的擴(kuò)散距離,通過摻雜改善鋰離子的擴(kuò)散通道。
3、振實(shí)密度低。一般只能達(dá)到0.8-1.3,振實(shí)密度低可以說是磷酸鐵鋰大的缺點(diǎn)。但這個(gè)缺點(diǎn)在動(dòng)力電池中不會(huì)突出。因此,磷酸鐵鋰主要用于制造動(dòng)力電池。
4、磷酸鐵鋰電池低溫性能較差。容量保持率0℃時(shí)約為60~70%,-10℃時(shí)為40~55%,-20℃時(shí)為20~40%。這樣的低溫性能顯然不能滿足電源的使用要求。目前,一些廠家通過改進(jìn)電解液體系、改進(jìn)正極配方、改進(jìn)材料性能、改進(jìn)電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方法,提高了磷酸鐵鋰的低溫性能。
5、電子電導(dǎo)率低,離子擴(kuò)散系數(shù)低,振實(shí)密度低,合成成本略高
二、彌補(bǔ)磷酸鐵鋰電池的短板方法
彌補(bǔ)磷酸鐵鋰缺點(diǎn)的方法有:碳包覆以提高電子導(dǎo)電性、添加金屬顆粒、用導(dǎo)電有機(jī)物包覆、摻雜金屬離子以提高電子導(dǎo)電性、合成小粒徑材料以減小擴(kuò)散距離、合成粒徑可控的準(zhǔn)球形顆粒。
1、碳涂層技術(shù)
原料混合添加
(1)直接加碳:石墨、炭黑、乙炔黑等;
(2)熱解后可轉(zhuǎn)化為碳的物質(zhì):葡萄糖、蔗糖、白糖、聚丙烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸鋰、聚乙烯醇、檸檬酸、煤油、β-環(huán)糊精、乙醇和酚醛樹脂等。
2、燒結(jié)結(jié)束時(shí)添加
在磷酸鐵鋰燒結(jié)結(jié)束后的冷卻階段,噴上甲醇,甲醇熱分解碳化,在磷酸鐵鋰表面形成一層碳膜。
3、添加金屬顆粒
(1)利用銀鏡反應(yīng)在磷酸鐵鋰表面鍍銀;
(2)混合時(shí)直接加入銀或銅顆粒。
4、涂有導(dǎo)電有機(jī)物
聚吡咯、聚環(huán)芳烴、聚苯胺等導(dǎo)電有機(jī)物在磷酸鐵鋰表面聚合而成
5、摻雜金屬離子
通過球磨混合原料,然后固相合成六種摻雜劑物質(zhì)Li1-xMxFePO4(M=Mg,Al,Ti,Zr,Nb,W)。摻雜材料的電子電導(dǎo)率比LiFePOa高8個(gè)數(shù)量級(jí),達(dá)到10-2S cm-1在室溫下。
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