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锂电池LiFePO4正极材料的介绍

2022.9.08

  LiFePO4正极材料是一类新型的锂离子电池用正极材料。由于铁资源丰富、价格低廉并且无毒,因此LiFePO4是一种具有良好发展前景的锂离子电池正极材料。

  LiFePO4属于橄榄石型结构,空间群为Pnmb。此结构中Fe3+/Fe2+相对于金属锂的电压为3.4V,理论比容量170mAh/g,并且LiFePO4被氧化为FePO4-时,即充电过程中体积减小,可以弥补碳负极体积的膨胀,有助于提高锂离子电池体积利用率。但LiFePO4材料的电阻率较大,电极材料利用率低,因此研究工作主要集中在解决其电导率问题上。

  包覆碳及加碳制成复合材料是提高LiFePO4材料电导率的有效方法之一。通过在合成LiFePO4前包覆碳的有机化合物前驱体容量可达 150mAh/g,循环 10次后,只有1%的容量损失。掺杂金属粉体及有机金属盐是提高LiFePO4材料电导率的又一方法。S. Y. Chung等人通过掺杂少量的金属离子(Mg2+,Al3+,Ti4+,Zr4+等)使掺杂后的LiFePO4的电导率提高了 8个数量级。

  LiFePO4具有高的能量密度、低廉的价格、优异的安全性使其特别适用于动力电池。它的出现是锂离子电池材料的一项重大突破,成为各国竞相研究的热点。

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