磷酸鐵鋰的低溫性能

1、 李浩 2013,7一、概述二、電池種類三、改善性能的方法四、磷酸鐵鋰橄欖石晶型五、碳負(fù)極材料六、研究方案鋰離子電池的比能量高,循環(huán)性能好,適用于礦燈和電動車輛的電源。以過渡金屬氧化物為正極材料的鋰離子電池,比能量較高但有高危險性 ,不適用于電動車輛的動力電池。LiFePO4 鋰離子電池的安全性能較高,適合作為動力電池,中倍率循環(huán)性能也較好,循環(huán)壽命可達(dá)數(shù)千次 。LiFePO4 鋰離子電池用作動力電池,低溫性能也要滿足要求。磷酸鐵鋰也存在嚴(yán)重的缺點：(1)電子電導(dǎo)率低和鋰離子擴(kuò)散系數(shù)小。(2)低溫性能差影響其在低溫特殊環(huán)境中的應(yīng)用(如軍事和航空航天任務(wù))。(3)振實密度小磷酸鐵鋰的理論密度約為

2、369cm3，比其他正極材料小得多(如鈷酸鋰的理論密度為519cm3)，同時，由于實際中往往在磷酸鐵鋰中加入導(dǎo)電劑碳，這使得磷酸鐵鋰正極材料振實密度一般只能達(dá)到10139cm3。為了提高磷酸鐵鋰( LiFePO4 )電池的低溫性能, 采用電導(dǎo)率較高的碳納米管作為磷酸鐵鋰電極的導(dǎo)電劑, 以LiFePO4 和金屬鋰為正負(fù)極材料, 低溫性能測試結(jié)果表明, 碳納米管在電極中易形成良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò), 減輕電極的極化, 能有效改善磷酸鐵鋰電池的低溫放電性能。正極材料磷酸鐵鋰摻雜金屬離子正極材料磷酸鐵鋰摻雜金屬離子正極材料磷酸鐵鋰由金屬氧化物對其進(jìn)行表面改性正極材料磷酸鐵鋰由金屬氧化物對其進(jìn)行表面改性正極材料

3、磷酸鐵鋰粒徑控制對電池的影響正極材料磷酸鐵鋰粒徑控制對電池的影響表面氟化表面氟化還原處理還原處理表面包覆表面包覆摻雜元素改變石墨層間距摻雜元素改變石墨層間距插層化合物插層化合物膨脹化中間相炭微球膨脹化中間相炭微球其他負(fù)極材料其他負(fù)極材料電池制備工藝的優(yōu)化電池制備工藝的優(yōu)化非石墨化碳材料包括軟碳、硬碳兩大類。軟碳又稱易石墨化碳，硬碳又稱難石墨化碳。兩種非石墨化碳的結(jié)構(gòu)如下。研究目標(biāo)：研究目標(biāo)：本次研究的目的主要是進(jìn)一步的探討磷酸鐵鋰的低溫性能，并就各種對正極材料磷酸鐵鋰和負(fù)極材料中間相炭微球的改性方法進(jìn)行整合和測試，以期待能夠創(chuàng)造出低溫循環(huán)心性能穩(wěn)定，振實密度高，放電容量高的磷酸鐵鋰新型電池。研

4、究內(nèi)容：研究內(nèi)容：就以球磨法做出的磷酸鐵鋰正極材料進(jìn)行摻雜金屬和進(jìn)行碳包覆進(jìn)行改性，負(fù)極中間相炭微球進(jìn)行擴(kuò)大石墨層間距改性。并對做出產(chǎn)品進(jìn)行一系列的測試和表征，以驗證其低溫性能并予以理論解釋。我們先采用機(jī)械力化學(xué)法合成磷酸鐵鋰正極材料之后對制備的磷酸鐵鋰進(jìn)行適當(dāng)改性，即在磷酸鐵鋰表面包覆導(dǎo)電碳或加入少量的導(dǎo)電金屬顆粒( 例如Cu、Ag、Ni)， 和進(jìn)行碳包覆。采用蔗糖作為碳源。電解液采用研究在常用的Celgard 2300 多微孔的聚乙烯薄膜和一定量的LiPF6、碳酸乙酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）按一定比例混合而成，涂漬在Al箔上。采用中間相炭微球作為負(fù)極，采用膨脹是石墨層間距的方法進(jìn)行改性。組裝電池之后進(jìn)行材料表征及電池性能測試25C和-30C范圍內(nèi)進(jìn)行電池性能測試，循環(huán)伏安法測試，測試并作出電化學(xué)阻抗譜，掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對正負(fù)極材料進(jìn)行觀察，研究其微觀結(jié)構(gòu)，X射線衍射觀察正負(fù)極的晶型結(jié)構(gòu)，感謝學(xué)校提供一個讓我們有展現(xiàn)自己想法的科研訓(xùn)練，可能只是一次微不足道的嘗試，