影響磷酸鐵鋰性能的幾個(gè)因素有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-27 11:00
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1、內(nèi)部電池的負(fù)極材料，目前的負(fù)極材料主要是傳統(tǒng)的石墨，現(xiàn)在正往硅碳發(fā)展；另一個(gè)就是正極材料中的磷酸鐵鋰和導(dǎo)電劑。磷酸鐵鋰的是橄欖石型結(jié)構(gòu)如圖3，晶型結(jié)構(gòu)中氧原子以稍微扭曲的六方緊密堆積的方式排列。Fe與Li分別位于氧原子八面體中心4c和4a位置，形成了FeO6和LiO6八面體。P占據(jù)了氧原子四面體4c位置，形成了PO4四面體。LiFePO4結(jié)構(gòu)在c軸方向上是鏈?zhǔn)降模?個(gè)PO4四面體與1個(gè)FeO6八面體、2個(gè)LiO6八面體共邊，由此形成三維空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)上看，PO4四面體位于FeO6層之間，這在一定程度上阻礙了鋰離子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，此外，相鄰的FeO6八面體通過共頂點(diǎn)鏈接層狀結(jié)構(gòu)和尖晶是結(jié)構(gòu)中存在共棱的MO6八面體連續(xù)結(jié)構(gòu)不同，共頂點(diǎn)的八面體具有相對(duì)較低的電子傳導(dǎo)率使得鋰離子在充放電時(shí)遷移空間有限，大倍率充放電下電化學(xué)極化很大。從而直接影響電池的容量。
導(dǎo)電劑是指在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間起到收集微電流作用的物質(zhì)，因其能夠?qū)щ娊o電子的移動(dòng)提供通道，所以能有效的提高電子在電極材料中的遷移速率進(jìn)而直接提高電池的充放電倍率性能。常見的導(dǎo)電劑主要有導(dǎo)電炭黑，石墨烯，碳納米管等，導(dǎo)電性能最好的是碳納米管，目前隨著碳納米管制造生產(chǎn)技術(shù)和分散生產(chǎn)技術(shù)的提高，正快速的稱為鋰電池的主要導(dǎo)電劑。
2、外部影響因素主要是環(huán)境溫度和放電倍率及充放電電壓。
將充滿電的電池分別置于不同的溫度環(huán)境中進(jìn)行放電，放電方法為1/3C恒流充電至電壓達(dá)到3.65V,改為恒壓充電直至電流下降至1A，停止充電。在環(huán)境中充分靜置，以1/3C恒流放電至電壓達(dá)到2V為止，計(jì)算出容量。將同一型號(hào)的6個(gè)電池在-40℃、20℃、0℃、30℃、50℃、60℃進(jìn)行充放電其結(jié)果容量如圖4所示；所以電池的容量隨溫度的升高而上升。
放電倍率對(duì)電池的影響主要體現(xiàn)容量上，容量隨放電倍率的增大而減小，一方面主要是電池自身內(nèi)阻的存在，當(dāng)大電流時(shí)，電池發(fā)熱，溫度升高帶你吃熱穩(wěn)定性能直接反饋；另一方面是大電流時(shí)，電池的活性物質(zhì)利用率較低，電池極化內(nèi)阻增大，極化電壓增加，電池電壓提前降低到放電終止電壓是電池輸出容量減少。
充電倍率對(duì)電池的影響，當(dāng)充電電壓過高時(shí)，電池發(fā)生副反應(yīng)并產(chǎn)生大量的熱，電極界面電阻隨之增大，熱穩(wěn)定性則降低，容量則減小。電池在0～-20℃溫度下，放電容量分別相當(dāng)于25℃溫度下放電容量的88.05％、65.52％和38.88％；放電平均電壓依次為3.134、2.963 V和2.788 V，一20℃放電平均電壓比25℃時(shí)降低了0.431 V。從上述分析可知，隨著溫度的降低，鋰離子電池的放電平均電壓和放電容量均有所降低，尤其當(dāng)溫度為-20℃時(shí)，電池的放電容量和放電平均電壓下降較快。
