方法改進磷酸鐵鋰離子電池的性能

磷酸鐵鋰(LiFePO)雖然比其他鋰離子電池正極材料更安全、更環保、更便宜，但它仍然有致命的弱點:第一，電導率低，大電流放電性能差;二是振動密度低，電池容量和能量密度低。那么如何提高磷酸鐵鋰離子電池的性能呢?

磷酸鐵鋰離子電池

1.碳具有極好的導電性。在磷酸鐵鋰的合成中，摻雜或包覆導電碳是提高磷酸鐵鋰電導率的簡單而有效的方法。加入少量的碳，一方面通過碳和LifePO;直接接觸增強了粒子間的電子傳導能力，提高了磷酸鐵鋰的電導率。另一方面，可以在一定程度上抑制LiFePO和顆粒的生長，減小顆粒尺寸，縮短充放電過程中Lit的擴散路徑，間接改善磷酸鐵鋰的倍增器特性。用于摻雜或包覆碳的碳源可分為無機碳源和有機碳源。無機碳源包括乙炔黑、石墨、SP等各種形式的碳材料，有機碳源包括葡萄糖、蔗糖、檸檬酸、聚丙烯、聚乙烯醇等有機化合物和聚合物。碳的密度低，不僅可以提高磷酸鐵鋰的電導率，還可以降低其振動密度。因此，在保證電導率的同時，碳的添加越少越好。

2.在磷酸鐵鋰中摻雜金屬離子是提高磷酸鐵鋰顆粒內部電導率的有效手段之一。當摻雜的金屬離子進入晶體時，會造成材料的晶格缺陷，從而從根本上提高材料的導電性。與碳摻雜或碳涂層相比，金屬離子摻雜不會降低材料的振動密度，有利于提高磷酸鐵鋰離子電池的能量密度。

將顆粒尺寸減小到納米級，提高可逆容量和循環性能，引入稀土離子是提高磷酸鐵鋰電化學性能的有效方法。

3.減小磷酸鐵鋰的粒徑有利于縮短鋰離子在充放電過程中的擴散路徑，提高鋰離子的擴散速率，改善大電流充放電性能。采用液相化學合成(如共沉淀法、溶膠-凝膠法等)有利于減小粒徑。但假如顆粒尺寸過小，則會降低材料的振動密度，增大材料的比表面積，不利于電極的加工和電池能量密度的提高。合理控制粒度是優化材料綜合性能的關鍵技術之一。

改性方法包括在磷酸鐵鋰粒子表面摻雜導電碳或包覆碳、金屬包覆、金屬離子摻雜和粒徑控制。目前，碳摻雜(或涂層)和金屬離子摻雜仍是研究的熱點。涂層可使電導率提高到10-s/cm左右，摻雜可使電導率提高8倍，提高充放電性能，倍增器性能高，在一定程度上抑制了容量衰減。磷酸鐵鋰的工業化也證明了碳摻雜(或包覆)和金屬離子摻雜可以解決磷酸鐵鋰電導率低的問題。