顆粒形貌對(duì)磷酸鐵鋰電池的影響有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-07-09 14:40
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由于磷酸鐵鋰材料結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，其電子導(dǎo)電性和離子擴(kuò)散系數(shù)較低，導(dǎo)致磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻較高。內(nèi)阻是衡量電池性能的重要參數(shù)，與電池的壽命、容量、倍率、安全等性能密切相關(guān)。高內(nèi)阻問題一直是阻礙磷酸鐵鋰電池被廣泛應(yīng)用的一大難題。
磷酸鐵鋰顆粒的形貌、顆粒尺寸和顆粒尺寸的均勻性會(huì)對(duì)其電學(xué)性能產(chǎn)生很大的影響。通過實(shí)驗(yàn)，其得出結(jié)論如下：
（1）形貌對(duì)磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻具有顯著影響。相比非球形磷酸鐵鋰，球形形貌磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻降低了17.4 mΩ；
（2）磷酸鐵鋰形貌能夠影響電池的交流阻抗。球形磷酸鐵鋰電池的電荷轉(zhuǎn)移阻抗和鋰離子擴(kuò)散阻抗較低；
（3）內(nèi)阻降低對(duì)磷酸鐵鋰電池倍率性能提升效果明顯。低內(nèi)阻的球形磷酸鐵鋰電池表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能。
此外，相比片狀、粒狀和無規(guī)則形貌的粉體，球形的顆粒組成的粉體具有較高的堆積密度。而且，球形顆粒具有優(yōu)異的流動(dòng)性、分散性和工藝性能，十分有利于制作正極材料漿料和電極的涂覆，提高電極片的品質(zhì)。最近的研究表明，與無規(guī)則形貌的粉末相比，球形顆粒的粉末具有較低的界面能、比能量較高等特點(diǎn)。
球形磷酸鐵鋰粉體的制備
由于球形顆粒所具有的優(yōu)勢(shì)，制備球形的磷酸鐵鋰粉體因此成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。例如，科研人員利用超聲噴霧熱分解法制備了顆粒尺寸分布均勻的球形磷酸鐵鋰顆粒，同時(shí)溶鹽法和水熱法也被用來制備球形的磷酸鐵鋰粉體。
李祥在實(shí)驗(yàn)中通過兩步法合成了納米單分散的球形磷酸鐵鋰粉體。第一步，首先通過溶膠凝膠法合成了納米單分散的磷酸鐵粉體，并研究了溶液中鐵離子的濃度和溶液的反應(yīng)時(shí)間對(duì)納米單分散的磷酸鐵粉體顆粒形貌的影響。結(jié)果表明，隨著溶液中鐵離子的濃度的升高，納米磷酸鐵的顆粒尺寸減小，但是顆粒尺寸的均勻性沒有太大的改變；而隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，顆粒尺寸的分布開始改善。第二步，使用固相法將第一步中制備好的磷酸鐵和氫氧化鋰混合最終成功制備了納米球形單分散的磷酸鐵鋰粉體。
在第二步過程中，選取不同的前驅(qū)體FePO4和FePO4•2H2O來制備納米球形磷酸鐵鋰顆粒。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：以FePO4為前驅(qū)體制備磷酸鐵鋰時(shí)，磷酸鐵顆粒的球形形貌在第二步煅燒中遭到了破壞，無法繼承其球形的形貌；而以FePO4•2H2O為前驅(qū)體制備磷酸鐵鋰時(shí)，磷酸鐵顆粒的球形形貌可以在第二步煅燒中得到繼承。
