磷酸鐵鋰電池正極材料性能改進(jìn)的方法

由于磷酸鐵鋰正極材料本身較差的導(dǎo)電率和較低的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)，國內(nèi)外研究者在這些方面進(jìn)行了大量的研究，也取得了一些很好的效果。其改性研究主要在3個(gè)方面:摻雜法、包覆法和材料納米化。

①摻雜法

摻雜法主要是指在磷酸鐵鋰晶格中的陽離子位置摻雜一些導(dǎo)電性好的金屬離子，改變晶粒的大小，造成材料的晶格缺陷，從而提高晶粒內(nèi)電子的導(dǎo)電率以及鋰離子的擴(kuò)散速率，進(jìn)而達(dá)到提高磷酸鐵鋰電池材料性能的目的。目前，摻雜的金屬離子主要有Ti4＋、CO2＋、Zn2＋、Mn2＋、La2＋、V3＋、Mg2＋。

②包覆法

在LiFePO4材料表面包覆碳是提高電子電導(dǎo)率的一種有效方法，碳可以起到以下幾個(gè)方面的作用：①抑制LiFePO4晶粒的長大，增大比表面積;②增強(qiáng)粒子間和表面電子的導(dǎo)電率，減少電池極化的發(fā)生;③起到還原劑的作用，避免Fe的生成，提高產(chǎn)品純度;④充當(dāng)成核劑，減小產(chǎn)物的粒徑；⑤吸附并保持電解液的穩(wěn)定。

③材料納米化

相較在導(dǎo)電性方面的限制，鋰離子在磷酸鐵鋰電池材料中的擴(kuò)散是電池放電的最主要也是決定性的控制步驟。由于LiFePO4的橄欖石結(jié)構(gòu)，決定了鋰離子的擴(kuò)散通道是一維的，因此可以減小顆粒的粒徑來縮短鋰離子擴(kuò)散路徑，從而達(dá)到改善鋰離子擴(kuò)散速率的問題。

采用離子摻雜、包覆、材料納米化3種改性方法對磷酸鐵鋰電池正極材料在電導(dǎo)率低、鋰離子擴(kuò)散速率慢、低溫放電性能差等方面的不足有很大的改進(jìn)。因此，通過以上方法來全面提高磷酸鐵鋰的綜合性能仍然是當(dāng)前和今后該領(lǐng)域研究和應(yīng)用的主要發(fā)展方向之一。