磷酸铁锂的优缺点

一、磷酸铁锂的优点

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℃);
2.安全性
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;
3.寿命长
在100%DOD条件下,可以充放电2000次以上;(原因:磷酸铁锂晶格稳定性好,锂离子的嵌入和脱出对晶格的影响不大,故而具有良好的可逆性。存在的不足是电子离子传到率差,不适宜大电流的充放电,在应用方面受阻。解决方法:在电极表面包覆导电材料、掺杂进行电极改性。
4.无记忆效应
5.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。
原料来源丰富、价廉,环境友好,不含任何对人体有害的重金属元素
6、热稳定性好
循环性能好(在100%DOD条件下,可以充放电2000次以上)

磷酸铁锂热稳定性很好,FePO4在210~410C的温度范围内放出的热量仅为210j/g;
LiCoO2充电状态(CoO2)开始分解产生氧气的温度为240℃,放出热量约为1000j/g

7、循环性能好
由于LiFePO4与FePO4结构相似,锂离子脱出/嵌入后,LiFePO4晶体结构几乎不发生重排。

二、磷酸铁锂的缺点
电子导电率低、离子扩散系数低、振实密度不高、合成成本略高

磷酸锂铁缺点弥补方法

磷酸锂铁缺点弥补方法有:碳包覆改善电子导电性、添加金属粒子、导电有机物包覆、掺杂金属离子改善电子导电性、合成小粒度材料减少扩散距离、合成粒度可控的类球形颗粒。

1、碳包覆技术
原料混合式加入
(1)直接加入碳:石墨、炭黑、乙炔黑等;
(2)热解后能转变为碳的物质:葡萄糖、蔗糖、白糖、聚丙烯、聚丙烯酰胺、
聚丙烯酸锂、聚乙烯醇、柠檬酸、煤油、β-环糊精、乙醇和酚醛树脂等

2、烧结结束时加入
在磷酸铁锂烧结束后的降温阶段,对其喷洒甲醇,甲醇受热分解碳化,在磷酸铁锂表面形成碳膜

3、添加金属粒子
(1)利用银镜反应在磷酸铁锂表面镀银
(2)直接在混料时加入银或铜的颗粒

4、导电有机物包覆
在磷酸铁锂的表面聚合聚吡咯、聚塞吩、聚苯胺等导电有机物

5、掺杂金属离子
采用球磨混合原料再进行固相合成的方法合成六种掺杂物质Li1-xMxFePO4
(M=Mg、Al、Ti、Zr、Nb、W)。掺杂后材料的电子电导率较LiFePOa的电子电导率提高了8个数量级,室温下达到10-2S·cm-1

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