影響磷酸鐵鋰電池性能的主要原因有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-27 09:37
點擊量：次
1、內(nèi)部電池的負極材料，目前的負極材料主要是傳統(tǒng)的石墨，現(xiàn)在正往硅碳發(fā)展；另一個就是正極材料中的磷酸鐵鋰和導電劑。磷酸鐵鋰的是橄欖石型結構如圖3，晶型結構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結構在c軸方向上是鏈式的，1個PO4四面體與1個FeO6八面體、2個LiO6八面體共邊，由此形成三維空間網(wǎng)狀結構。從結構上看，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散運動，此外，相鄰的FeO6八面體通過共頂點鏈接層狀結構和尖晶是結構中存在共棱的MO6八面體連續(xù)結構不同，共頂點的八面體具有相對較低的電子傳導率使得鋰離子在充放電時遷移空間有限，大倍率充放電下電化學極化很大。從而直接影響電池的容量。
導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而直接提高電池的充放電倍率性能。常見的導電劑主要有導電炭黑，石墨烯，碳納米管等，導電性能最好的是碳納米管，目前隨著碳納米管制造生產(chǎn)技術和分散生產(chǎn)技術的提高，正快速的稱為鋰電池的主要導電劑。
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)境中進行放電，放電方法為1/3C恒流充電至電壓達到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恒流放電至電壓達到2V為止，計算出容量。將同一型號的6個電池在-40℃、20℃、0℃、30℃、50℃、60℃進行充放電其結果容量如圖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，當大電流時，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，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。
充電倍率對電池的影響，當充電電壓過高時，電池發(fā)生副反應并產(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，尤其當溫度為-20℃時，電池的放電容量和放電平均電壓下降較快。
