首页 | 汽车研究网_汽车智库互动平台 官方微信 科瑞咨询  
汽车研究网,我的汽车领域专家
  国内资讯  国际资讯  行业快讯 新能源 智能汽车 前沿技术 数据快讯  
乘用车 卡车 客车 专用车 零部件 发动机 自主品牌  
高层动态 合资合作 整合并购 战略规划 出口 召回 终端市场 经营业绩 人事变动 新品上市 品牌营销  
国际政策 国内政策 地方政策  
经济指标 改革规划 基建投资 能源环境 金融商贸    
知识术语  汽车人物  汽车展会  科研院校 人才招聘    
热点透视 产销分析 展会论坛 厂商专题    
碳包覆or纳米化 磷酸铁锂材料的改性路径
来源:粉体网   编辑:陈艳如  2018-09-05 17:32:33 字号   打印  收藏

磷酸铁锂正极材料的理论比容量为170mA/g,电压平台为3.2V,具有原材料来源丰富、无毒、对环境友好、安全性高、比容量高、循环性能稳定、价格低廉等优点,被认为是锂离子动力电池理想的正极材料。但由于其本身结构的限制,导致以LiFePO4为正极材料的锂离子电池导电率差、锂离子扩散速率慢,在低温条件下放电性能较差,这些都制约了LiFePO4正极材料的大规模工业化生产。

磷酸铁锂的基本结构

磷酸铁锂正极材料具有正交的橄榄石结构,pnma空间群,如图1所示。LiFePO4结构在c轴方向上是链式的,1个PO4四面体与1个FeO6八面体、2个LiO6八面体共边,由此形成三维空间网状结构。

从结构上看,PO4四面体位于FeO6层之间,这在一定程度上阻碍了锂离子的扩散运动。此外,共顶点的FeO6八面体具有相对较低的电子传导率。这使得磷酸铁锂只能在小的放电倍率下充放电,而在大倍率放电条件下,内部的锂离子来不及迁出,电化学极化就会很大。

图1 LiFePO4晶体结构示意图

磷酸铁锂材料的改性

由于磷酸铁锂正极材料本身较差的导电率和较低的锂离子扩散系数,国内外研究者在这些方面进行了大量的研究,也取得了一些很好的效果。其改性研究主要在3个方面:掺杂法、包覆法和材料纳米化。

1、掺杂法

主要是指在磷酸铁锂晶格中的阳离子位置掺杂一些导电性好的金属离子,改变晶粒的大小,造成材料的晶格缺陷,从而提高晶粒内电子的导电率以及锂离子的扩散速率,进而达到提高LiFePO4材料性能的目的。目前,掺杂的金属离子主要有Ti4+、Co2+、Zn2+、Mn2+、La2+、V3+、Mg2+等。掺杂量的多少比较重要,过量的掺杂会导致材料内部结构改变,从而使材料性能改变。

掺杂改性方面存在的不足:离子掺杂改进材料的导电率和锂离子扩散速率方面仍存在分歧,掺杂金属离子是否可以改善磷酸铁锂材料的电导率的问题尚存在争议。

2、碳包覆法

表面碳包覆是用于提高LiFePO4的比容量、倍率性能和循环性能的最重要的技术之一。

常见的碳包覆方法有两种:

(1)一种是将碳粉按照一定的比例加入到原料中,混合均匀后,在高温还原气氛下进行反应;

(2)另一种是在LiFePO4的前驱体中添加有机化合物,在高温还原气氛下反应,使有机物热解生成碳,在形成LiFePO4的同时,在其表面形成碳包覆。通常,选取的有机物只含有碳、氢、氧三种元素,以保证没有其他杂质原子混入。

碳包覆的主要作用:

抑制LiFePO4晶粒的长大,增大比表面积;

增强粒子间和表面电子的导电率,减少电池极化的发生;

起到还原剂的作用,避免Fe的生成,提高产品纯度;

充当成核剂,减小产物的粒径;

吸附并保持电解液的稳定。

碳包覆的缺点:

非活性物质的引入,导致了整个电极比容量的降低;

碳材料密度小,降低了电极材料的振实密度,减少了电极的体积比容量和能量密度;

利用碳材料来包覆LiFePO4粒子的方法,主要是改变了粒子与粒子之间的导电性,而对LiFePO4颗粒内部的导电性影响甚微。

3、材料纳米化

制备纳米级颗粒,减小锂离子扩散距离,是提高锂离子扩散速率最好方法。目前减小LiFePO4粒径方法主要有机械球磨、控制煅烧温度、用高比表面积超细导电粒子作为成核促进剂、合成时采用均相前躯体、碳包覆限制晶体生长等。

材料纳米化的优点主要有:

纳米材料具有高比表面积,增大了反应界面并可以提供更多的扩散通道;

材料的缺陷和微孔多,理论储锂容量高;

因纳米离子的小尺寸效应,减少了锂离子嵌入脱出深度和行程;

聚集的纳米粒子的间隙缓解了锂离子在脱嵌时的应力,提高了循环寿命;

纳米材料的超塑性和蠕变性,使其具有较强的体积变化承受能力,而且可以降低聚合物电解质的玻璃化转变温度.

纳米级LiFePO4材料存在的问题:

纳米级的LiFePO4材料在电化学过程中会发生团聚;

磷酸铁锂电池的振实密度有待提高;

纳米尺度的电极材料的结晶化程度不够高,导致电池工作电压不稳定;

形貌控制的机理仍不是很明确,难以设计并制备某种具有特定形貌结构的LiFePO4纳米正极材料;

纳米材料的制备工艺、生产成本要求较高。

[NextPage]
上一篇:Pilgangoora锂矿正式开放 计划产量翻倍
上市即热销 奥铃智蓝EL大电量长续航新产品全国首发 现场交付50台 采购签约200台
10月24日,福田奥铃联合中国仓储与配送协会冷链分会,在上海成功举办了以“新能源冷藏车政策解读与市场机遇”为主题的交流活动,同期发布了奥铃智蓝EL大电量长续航新产品。 [详细]
2024-10-24 18:11:16
 
体验高阶智驾魅力,全场景试驾AITO问界M5智驾版
7月11日起,“AITO问界M5系列华为高阶智驾版全国媒体试驾活动”在上海举办。 [详细]
2024-07-13 16:59:03
 
品质升级,纯电品质新微卡——新长安星卡EV全面上市
4月12日,长安凯程旗下全新车型——新长安星卡EV全面上市,新车定位“纯电品质新微卡”,共带来5款车型,旨在满足用户更多元化需求。 [详细]
2024-04-12 10:58:53
 
身体和灵魂都要在路上!让东风风神皓极带你去诗和远方
皓极搭载的东风马赫双擎,具有“极速、极省、极静、极可靠”四大领先优势。皓极的强劲动力超越一大片2.0T同级车型,低至4.8L(NEDC油耗)的百公里油耗让一箱油续航超过1000公里,无论多远的旅途,都不必为动力性能和省油节能而烦扰。 [详细]
2024-03-28 17:04:09
 
东风风神奕炫家族总有一款适合你
“金九银十”购车黄金季就要来临,许多年轻家庭添置新车已经提上了日程,准备在十一假期自驾出游,去丈量世界,用心灵感受大自然的美好。但是也有不少买车人陷入了各种纠结,需要考虑的地方实在太多,长途旅行的油耗、维护成本问题;全家出行乘坐是否舒适;颜值能否撑得住场面;除此之外,动力性能是否足够强劲,能满足年轻人的竞速激情吗? [详细]
2024-03-13 17:01:29
 
构筑产品、品牌、市场“铁三角” 赛力斯汽车坚持软件定义汽车
9月3日,第十九届中国汽车产业发展(泰达)国际论坛圆满落幕。本届论坛围绕年度主题“高质量·新未来”,研讨政策标准走势、企业战略布局、市场格局变化、产品优化升级、前沿技术方向等领域的热点议题,为汽车行业提供智力支持,为推动汽车产业可持续高质量发展献智献策、谋篇布局。赛力斯汽车品牌总监郭锋受邀出席并分享了《基于中国 走向全球 探索自主品牌的崛起之道》的主题演讲。 [详细]
2024-02-28 16:59:33
 
以安全为基石 AITO问界打造全场景智慧安全体系
赛力斯汽车品牌总监郭锋受邀出席并分享了《基于中国 走向全球 探索自主品牌的崛起之道》的主题演讲,并对车企不可动摇的基石——安全进行了介绍,重点分享了AITO问界新M7大五座在产品安全层面的实践与努力。 [详细]
2024-02-01 17:06:40
 
AITO问界加速升级用户体验 5亿焕新推出问界新M7大五座
8月25日,AITO问界新M7大五座正式亮相2023成都国际车展。赛力斯汽车副总裁康波博士接受了记者采访,重点就AITO问界新M7大五座产品力打造、智能驾驶体验及服务战略等问题进行了分享。 [详细]
2023-08-31 08:49:01
 
厂商预售指导价17.28万起,江铃大道敢探者正式开启预售!
8月25日,“奔赴热爱 敢探无界”江铃大道成都车展新品&生态发布会在成都·中国西部国际博览城举行。在此次发布会上,大道官宣“敢探者”开启预售,全系配备柴汽油 AT 四驱,四款车型。 [详细]
2023-08-28 15:54:13
 
期待值拉满,江铃大道将携重磅产品“席卷”成都车展!
随着越来越多的城市对皮卡进行解禁,皮卡也逐渐成为用户出行、旅游、越野的新选择。要说2023年皮卡圈里的“黑马”,江铃大道绝对榜上有名。出场便开创了皮卡市场的全新品类——PUV,其中,P代表Possibility(无限可能),U代表Unique(专属),V代表Vehicle(生活者之车),为用户擘画了皮卡全场景新时代。 [详细]
2023-08-22 17:26:10
 
 
一汽-大众第1000万台发动机下线
宁德时代计划在印尼建厂 将投资50亿美元
LG化学高镍电池预计明年交付特斯拉
大众在欧洲或需要40座电池厂
热点排行
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
新闻专题
· 第十六届中国汽车产业发展(泰达)国际论坛
· 2018年北京国际车展专题报道
· 2017年上海国际车展专题报道
· 2017中国国际节能与新能源车展专题报道
· 2016北京国际车展专题报道
· 2016年天津国际客车、公交车及零部件展
· 2015天津国际客车、公交车及维保工具展
回顶部
关于我们 智库平台 科瑞咨询 招聘英才 联系我们 法律声明
电话:4006-997-802    客服邮箱:market@autothinker.net    投稿邮箱:news@autothinker.net
Copyright @ 2010 - 2018 China-Qiche All Rights Reserved 沈阳科瑞信息有限公司 版权所有 辽ICP备18018472号 增值电信业务经营许可证 辽B2-20180363
手机版
执行时间:1.51 秒