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磷酸盐体系正极材料的低温特性
发布时间:2022-11-16 14:02:51 点击量:
LiFePO4因绝佳的体积稳定性和安全性,和三元材料一起,成为目前动力电池正极材料的主体。磷酸铁锂低温性能差主要是因为其材料本身为绝缘体,电子导电率低,锂离子扩散性差,低温下导电性差,使得电池内阻增加,所受极化影响大,电池充放电受阻,因此低温性能不理想。
谷亦杰等在研究低温下LiFePO4的充放电行为时发现,其库伦效率从55℃的100%分别下降到0℃时的96%和–20℃时的64%;放电电压从55℃时的3.11V递减到–20℃时的2.62V。
Xing等利用纳米碳对LiFePO4进行改性,发现,添加纳米碳导电剂后,LiFePO4的电化学性能对温度的敏感性降低,低温性能得到改善;改性后LiFePO4的放电电压从25℃时的3.40V下降到–25℃时的3.09V,降低幅度仅为9.12%;且其在–25℃时电池效率为57.3%,高于不含纳米碳导电剂的53.4%。
近来,LiMnPO4引起了人们浓厚的兴趣。研究发现,LiMnPO4具有高电位(4.1V)、无污染、价格低、比容量大(170mAh/g)等优点。然而,由于LiMnPO4比LiFePO4更低的离子电导率,故在实际中常常利用Fe部分取代Mn形成LiMn0.8Fe0.2PO4固溶体。
锂离子电池负极材料的低温特性
相对于正极材料而言,锂离子电池负极材料的低温恶化现象更为严重,主要有以下3个原因:
低温大倍率充放电时电池极化严重,负极表面金属锂大量沉积,且金属锂与电解液的反应产物一般不具有导电性;·从热力学角度,电解液中含有大量 C–O、C–N 等
极性基团,能与负极材料反应,所形成的 SEI 膜更易受低温影响;·碳负极在低温下嵌锂困难,存在充放电不对称性。