鋰離子電池正極材料LiFePO4-溫度特性改善.pdf

1、隨著電動(dòng)汽車熱潮的到來,鋰離子電池正極材料的研究引起廣泛關(guān)注。其中,LiFePO4正極材料以其優(yōu)異的循環(huán)性能和安全性能而備受青睞,目前被認(rèn)為是最有前途的動(dòng)力鋰離子電池正極材料。由于汽車的工作環(huán)境溫度變化較大,故對正極材料的高、低溫性能要求較高。本文針對電動(dòng)汽車用鋰離子電池工作環(huán)境的特點(diǎn),分析了材料的高、低溫性能特點(diǎn),并采用新型碳源改善低溫性能,采用新型碳源、增加碳含量和Ni摻雜改善其低溫、高溫性能。研究內(nèi)容可分為三部分:
　　

2、1.采用兩步固相反應(yīng)法,以聚丙烯為碳源合成了LiFePO4/C正極材料。發(fā)現(xiàn)制得的碳含量為1.01％的LiFePO4/C顆粒的結(jié)晶度較高,形貌良好,但碳包覆很不完整。-20℃環(huán)境下0.1 C和1 C倍率容量為79.4 mAh/g、36.8 mAh/g,放電電壓顯著降低,且平臺逐漸消失。60℃、200次1C倍率循環(huán)后容量保持率為81.7％。
　　 2.以聚苯乙烯(PS)球?yàn)樘荚春铣商纪耆驳腖iFePO4/C正極材料,并探討了不

3、同碳含量對低溫性能和高溫循環(huán)性能的影響。聚苯乙烯納米球呈單分散,流動(dòng)性好,在球磨過程中可以與鋰源、鐵源和磷源化合物粉末充分混合,干燥后均勻分布在前驅(qū)體顆粒表面。在300～400℃預(yù)燒過程中聚苯乙烯球體發(fā)生流變和部分裂解,使前驅(qū)體顆粒表面均勻包覆一層聚苯乙烯和非晶碳的混合物膜,在煅燒過程中可以抑制前驅(qū)體的團(tuán)聚和磷酸亞鐵鋰顆粒的長大。以PS球?yàn)樘荚磿r(shí),LiFePO4/C顆粒的形貌受碳含量影響較大,碳包覆量為1-37 wt.％時(shí),顆粒尺寸不均

4、勻,形狀不規(guī)則;隨著碳含量增加至3.01 wt.％和3.68 wt.％,顆粒呈類球形,尺寸均勻,且碳包覆非常完整。在-20℃下碳含量為3.01％時(shí)材料綜合性能最佳,0.1 C、1 C放電容量分別為147.4mAh/g和78.1 mAh/g,1 C循環(huán)100次后容量保持率達(dá)99.9％。
　　 3.分析了PS球?yàn)樘荚碙iFePO4/C系列材料的高溫(60℃)循環(huán)性能,結(jié)果表明的高溫循環(huán)穩(wěn)定性對碳含量十分敏感,即通過適當(dāng)增加碳包覆量可