磷酸鐵鋰電池材料的高功率輸出特性
編輯：貝朗斯動力商城
發(fā)表時間：2019-09-16
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近年來，LiFeP04由于具有低成本、高比容量、安全性好以及環(huán)境友好等優(yōu)點而成為動力鋰離子電池中最有前途的正極材料之一。但該材料的不足之處是導電性能差，大電流充放電時其容量衰減很快，不能滿足實際應用的需要。
通常采用包覆或金屬離子摻雜的方法改善其導電性。例如，1999年Ravet用碳原料合成，2002年Scrosati用金屬涂層，2003年Chiang運用Nb、Ti摻雜對其進行改性。S.Y.Chung和Y.M.Chiang等發(fā)現(xiàn)，未摻雜的LiFeP04活化能接近500meV，而摻雜的LiFeP04的活化能只有60～80meV。應用第一性原理計算的結果表明，LiFeP04是一種半導體，導帶與價帶之間的能級寬度約為0.3eV。
據(jù)此，Chiang等提出了一種兩相模型的觀點：在電池的充放電過程中，F(xiàn)e3+／Fe2+的比例會發(fā)生變化，從而LiFeP04晶體也在P型與n型間發(fā)生變化。在充電過程中，Li+缺陷的存在會使Fe3+的含量增加，即P型的成分增加；放電時則恰好相反，即P型轉變成n型。
單獨的Fe2+和Fe3+的導電性都比較差，摻雜后形成的Fe3+／Fe2+混合價態(tài)，可以有效地增強LiFeP04的導電性。按照以上方法摻雜后的LiFeP04具有優(yōu)良的充放電性能，特別是大電流性能，即使在21.5C(3225mA·g-1，比容量以150mAh·g-1計)的電流下放電，仍可得到60mAh·g-1的比容量。照此比例，采用以摻雜后的LiFeP04作為正極的鋰離子電池完全可以滿足電動汽車的動力要求，甚至可以裝配出比功率為4000～10000W·kg比容量為5～10Wh·kg-1的超級電容器，遠遠超出一般鋰離子電池的范圍。
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