磷酸铁锂电池正极材料性能改进方法有哪些？磷酸铁锂电池正极材料有哪些优缺点？
来源：宝鄂实业
2020-05-10 12:26
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磷酸铁锂电池正极材料性能改进的方法
由于磷酸铁锂正极材料本身较差的导电率和较低的锂离子扩散系数，国内外研究者在这些方面进行了大量的研究，也取得了一些很好的效果。其改性研究主要在3个方面:掺杂法、包覆法和材料纳米化。
①掺杂法
掺杂法主要是指在磷酸铁锂晶格中的阳离子位置掺杂一些导电性好的金属离子，改变晶粒的大小，造成材料的晶格缺陷，从而提高晶粒内电子的导电率以及锂离子的扩散速率，进而达到提高磷酸铁锂电池材料性能的目的。目前，掺杂的金属离子主要有Ti4＋、CO2＋、Zn2＋、Mn2＋、La2＋、V3＋、Mg2＋。
②包覆法
在LiFePO4材料表面包覆碳是提高电子电导率的一种有效方法，碳可以起到以下几个方面的作用：①抑制LiFePO4晶粒的长大，增大比表面积;②增强粒子间和表面电子的导电率，减少电池极化的发生;③起到还原剂的作用，避免Fe的生成，提高产品纯度;④充当成核剂，减小产物的粒径；⑤吸附并保持电解液的稳定。
③材料纳米化
相较在导电性方面的限制，锂离子在磷酸铁锂电池材料中的扩散是电池放电的最主要也是决定性的控制步骤。由于LiFePO4的橄榄石结构，决定了锂离子的扩散通道是一维的，因此可以减小颗粒的粒径来缩短锂离子扩散路径，从而达到改善锂离子扩散速率的问题。
采用离子掺杂、包覆、材料纳米化3种改性方法对磷酸铁锂电池正极材料在电导率低、锂离子扩散速率慢、低温放电性能差等方面的不足有很大的改进。因此，通过以上方法来全面提高磷酸铁锂的综合性能仍然是当前和今后该领域研究和应用的主要发展方向之一。
磷酸铁锂电池正极材料的优点
1.高能量密度：其理论比容量为170mAh/g，产品实际比容量可超过140mAh/g(0.2C,25°C);
2.安全无污染：是目前最安全的锂离子电池正极材料;不含任何对人体有害的重金属元素;符合欧洲RoHS规定，为绝对的绿色环保电池证;
3.寿命长：在100%DOD条件下，可以充放电2000次以上;磷酸铁锂电池的使用寿命与其使用温度息息相关，使用温度过低或者过高在其充放电过程及使用过程均产生极大不良隐患;
4.充电性能：磷酸铁锂正极材料的锂电池，可以使用大倍率充电，最快可在1小时内将电池充满;
磷酸铁锂电池正极材料的缺点
1.导电性差。这个问题是其最关键的问题。磷酸铁锂电池之所以还没有大范围的应用，这是一个主要的问题。但是，这个问题目前已经可以得到完美的解决：就是添加C或其它导电剂。实验室报道可以达到160mAh/g以上的比容量。
2.振实密度较低。一般只能达到1.3-1.5g/ml，低的振实密度可以说是磷酸铁锂电池的最大缺点。这一缺点决定了它在小型电池如手机电池等没有优势。即使它的成本低，安全性能好，稳定性好，循环次数高，但如果体积太大，也只能小量的取代钴酸锂。这一缺点在动力电池方面不会突出。因此，磷酸铁锂主要是用来制作动力电池。
