制造磷酸铁锂电池的材料有哪些？
来源：宝鄂实业
2020-01-22 19:38
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制造磷酸铁锂电池的材料是什么?
磷酸铁锂电池作为一种流行的电池发展方向，具有许多优点和特点。锂离子电池主要由正极和负极活性材料及电解质组成。以下介绍三种主要的相关材料。
磷酸铁锂电池
(1)磷酸铁锂电池正极材料
在锂离子电池正极材料中，层状过渡群金属氧化物、尖晶石型结构和橄榄石型结构被认为是最有前途的材料。正在进行的研究旨在降低材料合成的成本，延长材料的有效寿命。
LiCoO2材料是研究最成熟的材料，也是应用最广泛的材料，主要用于小型便携式电子产品。随着锂离子电池的大规模发展，锂离子电池由于价格高、毒性大等缺点，成本居高不下。同时，严重的环境污染问题也存在。因此，寻找替代材料一直是锂电池学界的研究课题。
充放电反应机理如下:
电荷:LiFePO4 -xli +-xe→xFePO4+ (1-x) LiFePO4 (1-4)
放电:FePO4+xLi++xe-→xLiFePO4+ (1-x) FePO4 (1-5)
可以看出，在充放电过程中，LiFePO4和FePO4两相发生转变，同时发生Fe2*/Fe*氧化还原反应。磷酸铁锂材料中，氧与铁原子和P原子之间具有很强的共价键，所以材料相当稳定，而且也因为有很强的共价键，使得材料的锂离子导电性(1013 ~ 1016 s/cm)和导电性(109 s/cm)都很低，主要通过使用导电添加剂来提高表面电导率和掺杂金属离子到LiFePO4晶格中来提高本体的电导率两种方法来提高本体的导电能力。近年来，研究发现，材料和石墨阴极电池在高温下还存在严重的容量衰减问题。
(2)磷酸铁锂电池正极材料
在锂离子电池的早期研究中，锂金属主要用作负极。但是在充电过程中，负极表面发生了锂的演化，导致电池短路和安全问题。锂离子电池成功商业化的关键是锂化合物在负极中的应用。目前，碳负极材料比较成熟。
非晶碳材料主要包括硬碳[1]和软碳[[endnoteref: 3]]，它们的比容量很高，但在第一次锂包埋过程中，其不可逆容量损失较大，因此限制了它们的商业应用。
在非碳材料中，目前主要研究的是金属氧化物材料、硅基材料、合金材料和金属硫化物材料。23]这些材料目前处于研究阶段，还没有进入大规模的实际应用阶段。
(3)锂铁电池电解液
锂铁电池的电解质材料作为锂离子在充放电过程中的传输介质，应满足以下要求:良好的离子电导率和电子绝缘性;宽电化学窗口;高热稳定性和化学稳定性;
良好的安全;环保。目前，锂离子电池的电解质主要有液体电解质、固体电解质和凝胶聚合物电解质。
有机电解液一般由锂电解液、有机溶剂和添加剂三部分组成。目前，被认为具有巨大潜力的锂电解质盐有LiBF4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3等。LiPF6是商用电池中最常用的锂材料，在电解液中具有良好的导电性和电化学稳定性，但价格相对较高。同时，其热和水解性能也不尽人意。
为了提高电解液与电极的安全性和相容性，在实际应用中经常加入阻燃剂、薄膜添加剂等电解液添加剂来提高电解液的综合性能。
