关键词:
磷酸铁锂
磷酸锰铁锂
掺杂
工作电压
NCM三元材料
比容量
锰酸锂
钴酸锂
包覆
摘要:
在1997年,由Goodenough课题组提出的LiFePO4以价格低廉,铁元素来源丰富,并且凭借着安全系数高、稳定性能好等优点得到了广大正极材料研究者和使用者的认可。但是,LiFePO4的使用电压仅为3.2 V,低于其它常用正极材料。并且,其还具有电导率低,倍率性能不足等缺点,不能满足高能量密度动力电池的要求,限制了其进一步发展。Li MnPO4相对于LiFePO4而言,工作电压更高(为3.8 V),并且还具有自放电率低、材料成本低等优点,有望提升正极材料的能量密度。但是,LiMnPO4正极材料的循环稳定性较弱。为了满足更高要求的动力电池应用,可将Fe和Mn两者相结合,使得正极材料具有两者的优点,将Mn掺杂的LiFePO4作为锂离子正极材料—磷酸锰铁锂(Li MnxFe1-xPO4)运用到更多的正极材料当中。在这种材料中,Mn3+/Mn2+的工作电压是在4.0 V左右,位于两者之间,Li+嵌入和脱出得以实现,更具有前景的是在Mn3+/Mn2+工作电压4.0V左右市场上的大多数通用电解液可以保持稳定的性能,能够很好的与材料共存,并且正极材料也不会因为电压过低而降低比能量。磷酸锰铁锂材料表面导电性能较低,功率密度较低,目前一般为120wh/kg,可以考虑通过掺入少量的NCM材料包覆,增加磷酸锰铁锂材料的表面导电性能以及功率密度,而锰酸锂和钴酸锂和磷酸锰铁锂具有相似的比容量,并且在高倍率下的循环性能要好于磷酸锰铁锂材料,所以运用锰酸锂和钴酸锂对磷酸锰铁锂材料进行包覆,在高倍率循环下提高材料的容量保持率。实验考虑通过不同含量的NCM材料、锰酸锂、钴酸锂对磷酸锰铁锂进行包覆改性,提高比容量的同时达到增强材料表面导电性能、循环性能等电学性能。