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
AWC 2024深圳国际智能网联汽车产业展览会圆满落幕!反响热烈,让我们一起来看看买家说了什么
(2024年11月8日) 为期三天的AWC 2024深圳国际智能网联汽车产业展览会在深圳国际会展中心圆满落幕! [详细]
2024-11-11 11:20:18
 
2025第三届世界氢能产业博览会
2025第三届世界氢能产业博览会 [详细]
2024-10-25 20:12:44
 
2025第10届亚太储能技术及应用展
2025第10届亚太储能技术及应用展 [详细]
2024-10-25 20:07:43
 
WBE2025世界电池及储能产业博览会暨第10届亚太电池展/亚太储能展
WBE世界电池及储能产业博览会(亚太电池展/亚太储能展)致力于构建“电池、储能、氢能、光伏风电”等全产业链生态闭环,促进全球市场贸易与产业链采购供需!已连续成功举办至第9届,并发展成为电池、储能成品领域较大规模专业展,也是行业内参展电池与储能品牌企业数量较多,以及应用端专业观众与国外采购商参与度较高的专业展!WBE以其享誉全球的影响力和每届数以千计的海外买家帮助参展企业参展一次面谈数百专业采购商与海外优质客商,被业界评为“电池储能行业的广交会”! [详细]
2024-10-25 19:59:30
 
中国汽车工程学会副秘书长—陆丽俐 在第三十一届中国汽车工程学会年会暨展览会新闻发布会发言
本届年会以“智能涌现,迈进加速变革新时代”为主题,聚焦节能技术、新能源汽车技术、智能网联汽车技术、基础共性技术、整车集成及性能技术、智能制造及装备技术6大领域,策划了超过100场会议,以及技术展览、科普活动等同期配套活动。 [详细]
2024-10-25 18:15:52
 
重庆高新开发建设投资集团董事长—杜国平 在第三十一届中国汽车工程学会年会暨展览会新闻发布会发言
为了更好整合全球科技资源、汇聚全球科技人才,把握汽车产业“智能化、网联化、电动化”发展新机遇,我们积极对接中国汽车工程学会,商议年会筹办事宜,经过多轮交流及实地考察,最终双方共同商定将在西部(重庆)科学城举办第31届中国汽车工程学会年会。 [详细]
2024-10-25 18:12:54
 
中国汽车工程学会副理事长兼秘书长—侯福深在第三十一届中国汽车工程学会年会暨展览会新闻发布会发言
第三十一届中国汽车工程学会年会暨展览会将于11月11日-14日在重庆科学会堂盛大开幕,届时大会将迎来10余位院士,100位国内外主要汽车企业和科研机构负责人,1000个技术报告演讲人,来自全球超过25个国家的约5000位汽车科技工作者和行业翘楚共襄盛会,大会将聚焦汇聚全球顶尖专家、学者和企业领袖,展示汽车电动化、智能化、网联化最新科技成果,引领全球汽车科技发展潮流。 [详细]
2024-10-25 18:09:00
 
第三十一届中国汽车工程学会年会暨展览会将于2024年11月11-14日在重庆科学会堂举办—第三十一届中国汽车工程学会年会暨展览会新闻发布会召开
第三十一届中国汽车工程学会年会暨展览会以“智能涌现,迈进加速变革新阶段”为主题,将于今年11月11日-14日在中国重庆科学会堂盛大举办。本届年会采用“会”“展”“赛”多种形式,策划了120余场活动,预计10余位院士,100位国内外主要汽车企业和科研机构负责人,1000个技术报告演讲人,来自全球超过26个国家的约5000位汽车科技工作者和行业翘楚共襄盛会。 [详细]
2024-10-25 18:02:04
 
聚焦汽车智能化与电动化︱AUTO TECH 2025 华南展11月,以展带会,已全面启动,邀您共精彩!
11月20-22日,AUTO TECH 2025华南展——亚洲领先的汽车工业技术博览会,将在广州保利世贸博览馆(琶洲)盛大举办,同时将邀请来自于世界各地的汽车主机厂、研究院以及一二级零部件制造商的上万名采购、技术工程师参加展会以寻求供应商及合作伙伴。 [详细]
2024-10-25 09:30:07
 
会议通知|“2025年中国汽车市场预测云论坛”邀请函
2024年,汽车行业正面临巨大变局,全球经济放缓,消费者需求和购买力发生显著变化。碳中和目标的推进和政策调整,给企业带来不少挑战,尤其是新能源汽车,虽前景广阔但压力巨大。2025年是“十四五”规划的收官之年,也是中国汽车产业转型升级的重要节点。科瑞咨询将举办第六届中国汽车产业趋势预测研讨会,分析宏观经济、政策法规、乘用车、商用车和新能源市场趋势预测,并对商用车各热点市场进行深入研究,洞察市场机会,帮助企业应对挑战,抓住发展机遇。 [详细]
2024-10-14 10:34:12
 
 
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