鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：4628次 | 2018年12月04日
磷酸鐵鋰的結(jié)構(gòu)及其特性
對于磷酸鐵鋰正極材料而言，其性能優(yōu)劣關(guān)鍵指標(biāo)包括：粒徑、振實(shí)密度、壓實(shí)密度、比表面積、加工性能及電化學(xué)性能。
磷酸鐵鋰的結(jié)構(gòu)及其特性
磷酸鐵鋰是一種無機(jī)化合物，屬于正交晶系橄欖石型結(jié)構(gòu)，其主要應(yīng)用于鋰離子電池正極材料。理論比容量為170mAh/g，全電池實(shí)際可超過140mAh/g。準(zhǔn)確的名稱是：磷酸亞鐵鋰，業(yè)界習(xí)慣性稱為：磷酸鐵鋰。
其晶體結(jié)構(gòu)為橄欖石結(jié)構(gòu)，如圖所示，其中，F(xiàn)eO6八面體，PO4四面體。在充放電過程中，Li+的可逆嵌脫，對應(yīng)于Fe3+/Fe2+的互相轉(zhuǎn)換，電壓平臺在3.45V（vs.Li+/Li），且平臺較長。
由于P-O鍵鍵能非常大，所以PO4四面體很穩(wěn)定，在充放電過程中起到結(jié)構(gòu)支撐作用，因此LiFePO4有很好的抗高溫和抗過充電性能，同時由于LiFePO4和完全脫鋰狀態(tài)下的FePO4的結(jié)構(gòu)很相近，所以LiFePO4的循環(huán)性能也很好。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
Li+完全脫出時，體積減小6.81%，而密度增加了2.59%；經(jīng)過多次充放電后，橄欖石結(jié)構(gòu)依然穩(wěn)定，鐵原子仍處于八面體位置。
但是，LiFePO4的導(dǎo)電性非常差，主要原因?yàn)椋?/p>
（1）在LiFePO4結(jié)構(gòu)中，相鄰的FeO6八面體通過共頂點(diǎn)連接（共頂點(diǎn)的八面體電子導(dǎo)電率較低），故其電子導(dǎo)電率低；
（2）PO4四面體位于FeO6八面體之間，這在一定程度上阻礙了Li+的擴(kuò)散運(yùn)動，同時由于穩(wěn)定的PO4四面體使得Li+移動的自由體積小，使脫嵌運(yùn)動受到影響；
（3）在充放電過程中，脫嵌鋰到一定程度時，鋰離子在LiFePO4/FePO4兩相界面的擴(kuò)散受擴(kuò)散控制。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測繪、無人設(shè)備
磷酸鐵鋰充放電過程是在LiFePO4與FePO4兩相之間進(jìn)行的。充電時，Li+從LiFePO4中脫離出來，F(xiàn)e2+變成Fe3+，形成FePO4相；放電時，Li+嵌入FePO4中，F(xiàn)e3+變成Fe2+，形成LiFePO4相。
磷酸鐵鋰改性的主要方向包括：納米化、包覆和摻雜。
由于磷酸鐵鋰材料鋰離子的擴(kuò)散系數(shù)小，非納米LiFePO4的粒子大，限制了其大電流性能，因此必須進(jìn)行納米化。納米化后性能顯著提高：
?因納米粒子的小尺寸效應(yīng)，減小了鋰離子嵌入脫出深度和行程，保證大電流放電時容量不衰減。
?納米粒子高的比表面積，增大了反應(yīng)界面。
?納米粒子更多的晶粒邊界，提供了快速的離子擴(kuò)散通道。
?大的比表面積和孔隙的形成能夠提供更多的擴(kuò)散通道，保證電解液的充分浸泡和足夠的鋰離子。
?聚集的納米粒子的間隙，緩解鋰離子在嵌入和脫出時的應(yīng)力，提高循環(huán)壽命。
?隨LiFePO4顆粒的減小LiFePO4/FePO4兩相的不相混溶區(qū)也會變小，放電容量增大。
磷酸鐵鋰的合成工藝路線主要有：⑴草酸亞鐵工藝；⑵磷酸鐵工藝；⑶氧化鐵工藝。
對于磷酸鐵鋰正極材料而言，其性能優(yōu)劣關(guān)鍵指標(biāo)包括：粒徑、振實(shí)密度、壓實(shí)密度、比表面積、加工性能及電化學(xué)性能。單純關(guān)注某一指標(biāo)意義不大，只有從物理和化學(xué)性能兩方面結(jié)合起來看才有意義。
磷酸鐵鋰材料主要性能指標(biāo)及其意義如下：
（1）粒度分布（um）：影響倍率性能等；越小越好；
（2）振實(shí)密度（g/cm3）：單位體積具有的能力，越大越好；
（3）比表面積（m2/g）：越大反應(yīng)界面越大；
（4）粒型：顆粒外貌影響電池放電容量，球形為宜；
（5）XRD：檢測材料的純度及結(jié)構(gòu)是否完善；
（6）水份含量（%）：合漿時是否造成PVDF結(jié)團(tuán)；
（7）雜質(zhì)含量：影響電池安全性、自放電性能；
（8）電化學(xué)性能：容量、不可逆容量、能量密度等。
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