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            小王子鋰離子電池正極材料的低溫特性

            2024-8-8  閱讀(611)

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            小王子鋰離子電池正極材料的低溫特性

            1、層狀結(jié)構(gòu)正極材料的低溫特性



            層狀結(jié)構(gòu),既擁有一維鋰離子擴(kuò)散通道所不可比擬的倍率性能,又擁有三維通道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,是最早商用的鋰離子電池正極材料。其代表性物質(zhì)有LiCoO2、Li(Co1-xNix)O2和Li(Ni,Co,Mn)O2等。


            謝曉華等以LiCoO2/MCMB為研究對象,測試了其低溫充放電特性。


            結(jié)果顯示,隨著溫度的降低,其放電平臺由3.762V(0℃)下降到3.207V(–30℃);其電池總?cè)萘恳灿?8.98mA·h(0℃)銳減到68.55mA·h(–30℃)。


            2、尖晶石結(jié)構(gòu)正極材料的低溫特性


            尖晶石結(jié)構(gòu)LiMn2O4正極材料,由于不含Co元素,故而具有成本低、無毒性的優(yōu)勢。




            然而,Mn價態(tài)多變和Mn3+的Jahn-Teller效應(yīng),導(dǎo)致該組分存在著結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定和可逆性差等問題。




            彭正順等指出,不同制備方法對LiMn2O4正極材料的電化學(xué)性能影響較大,以Rct為例:高溫固相法合成的LiMn2O4的Rct明顯高于溶膠凝膠法合成的,且這一現(xiàn)象在鋰離子擴(kuò)散系數(shù)上也有所體現(xiàn)。究其原因,主要是由于不同合成方法對產(chǎn)物結(jié)晶度和形貌影響較大。




            3、磷酸鹽體系正極材料的低溫特性


            LiFePO4因的體積穩(wěn)定性和安全性,和三元材料一起,成為目前動力電池正極材料的主體。磷酸鐵鋰低溫性能差主要是因?yàn)槠洳牧媳旧頌榻^緣體,電子導(dǎo)電率低,鋰離子擴(kuò)散性差,低溫下導(dǎo)電性差,使得電池內(nèi)阻增加,所受極化影響大,電池充放電受阻,因此低溫性能不理想。


            谷亦杰等在研究低溫下LiFePO4的充放電行為時發(fā)現(xiàn),其庫倫效率從55℃的100%分別下降到0℃時的96%和–20℃時的64%;放電電壓從55℃時的3.11V遞減到–20℃時的2.62V。


            Xing等利用納米碳對LiFePO4進(jìn)行改性,發(fā)現(xiàn),添加納米碳導(dǎo)電劑后,LiFePO4的電化學(xué)性能對溫度的敏感性降低,低溫性能得到改善;改性后LiFePO4的放電電壓從25℃時的3.40V下降到–25℃時的3.09V,降低幅度僅為9.12%;且其在–25℃時電池效率為57.3%,高于不含納米碳導(dǎo)電劑的53.4%。


            近來,LiMnPO4引起了人們濃厚的興趣。研究發(fā)現(xiàn),LiMnPO4具有高電位(4.1V)、無污染、價格低、比容量大(170mAh/g)等優(yōu)點(diǎn)。然而,由于LiMnPO4比LiFePO4更低的離子電導(dǎo)率,故在實(shí)際中常常利用Fe部分取代Mn形成LiMn0.8Fe0.2PO4固溶體。




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