粒径对磷酸铁锂电池低温性能的影响
磷酸铁锂的低温性能
一、概述
磷酸铁锂也存在严重的缺点： (1)电子电导率低和锂离ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ扩散系数小。 (2)低温性能差影响其在低温特殊环境中的应用(如军事和航空 航天任务)。 (3)振实密度小磷酸铁锂的理论密度约为3．69／cm3，比其 他正极材料小得多(如钴酸锂的理论密度为5．19／cm3)，同 时，由于实际中往往在磷酸铁锂中加入导电剂碳，这使得磷 酸铁锂正极材料振实密度一般只能达到1．0～1．39／cm3。 为了提高磷酸铁锂( LiFePO4 )电池的低温性能, 采用电导率较 高的碳纳米管作为磷酸铁锂电极的导电剂, 以LiFePO4 和金属 锂为正负极材料, 低温性能测试结果表明, 碳纳米管在电极中 易形成良好的导电网络, 减轻电极的极化, 能有效改善磷酸铁 锂电池的低温放电性能。
六、研究方案
我们先采用机械力化学法合成磷酸铁锂正极材料 之后对制备的磷酸铁锂进行适当改性，即在磷酸铁锂表面 包覆导电碳或加入少量的导电金属颗粒( 例如Cu、Ag、Ni)， 和进行碳包覆。采用蔗糖作为碳源。 电解液采用研究在常用的Celgard 2300 多微孔的聚乙烯薄 膜和一定量的LiPF6、碳酸乙酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC） 按一定比例混合而成，涂渍在Al箔上。 采用中间相炭微球作为负极，采用膨胀是石墨层间距的方 法进行改性。组装电池之后进行材料表征及电池性能测试 25°C和-30°C范围内进行电池性能测试，循环伏安法测 试，测试并作出电化学阻抗谱，扫描电子显微镜和透射电 子显微镜对正负极材料进行观察，研究其微观结构，X射线 衍射观察正负极的晶型结构，
七、结语
感谢学校提供一个让我们有展现自己想法的科 研训练，可能只是一次微不足道的尝试，但这 是我们积累经验和知识的好机会，希望我们能 够尽我们所学，所能圆满完成实验。 对我们科研训练和创新实验费心费力的张卫新 老师，我们报以深深的谢意。
粒径对磷酸铁锂电池低温性能的影响
粒径对磷酸铁锂电池低温性能的影响谢晓华*, 张建，李佳，刘浩涵，夏保佳（中科院上海微系统与信息技术研究所,上海, 200050, E-mail:xiaohuaxie@）能源的日益枯竭和环保的要求, 使电动车市场成为热点。
电动车成败的关键之一是电池，在现有的多种动力电池中，具有电压高、比能量大、循环寿命长、环保等优点的锂离子电池将成为主导。
用作锂离子电池的正极活性材料主要有锂钴氧(LiCoO2)、锂锰氧(LiMn2O4)、锂镍氧(LiNiO2)、锂镍钴锰氧(LiNiCoMnO2)和磷酸铁锂(LiFePO4)。
由于LiFePO4具有原料来源丰富、价格低廉以及优良的高温循环性能和安全性能等优点，以LiFePO4为正极活性材料的锂离子电池(LiFePO4电池)最具发展前景。
但与其它正极活性材料相比，LiFePO4材料固有的导电能力差的缺点[1-2]，极大地限制了其在低温下的动力学特性[3]。
在一般情况下，对于单体LiFePO4电池而言，其0℃的容量保持率约为60～70%，-10℃时约为40～55%，-20℃时约为20～40%，显然其低温性能不能满足动力电源的使用要求。
因此，提高LiFePO4电池的低温性能已成为锂离子电池研究者关注的重点问题[4]。
本文将探讨LiFePO4活性材料的粒径对LiFePO4电池低温性能的影响。
LiFePO4活性材料的粒径分布如图1所示，两种活性材料的D50值分别为1.237μm和4.130μm。
图1 LiFePO4粒度分布Fig.1 Particle size distribution of LiFePO4将两种活性材料分别与一定比例的聚偏氟乙烯(PVdF)和N甲基吡咯烷酮(NMP)搅拌制成浆料，均匀涂敷于铝箔集流体上，经过烘干、辊压、剪裁等工艺制成正极极片；同样方法制作MCMB负极极片，集流体为铜箔。
把正、负极极片及隔膜按IFR18650锂离子电池制造工艺卷绕制成18650圆柱电池，电解液为1M LiPF6 EC:DEC:EMC (1:1:1, vol%)。
磷酸铁锂的低温性能
六、研究方案
我们先采用机械力化学法合成磷酸铁锂正极材料 之后对制备的磷酸铁锂进行适当改性，即在磷酸铁锂表面 包覆导电碳或加入少量的导电金属颗粒( 例如Cu、Ag、Ni)， 和进行碳包覆。采用蔗糖作为碳源。 电解液采用研究在常用的Celgard 2300 多微孔的聚乙烯薄 膜和一定量的LiPF6、碳酸乙酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC） 按一定比例混合而成，涂渍在Al箔上。 采用中间相炭微球作为负极，采用膨胀是石墨层间距的方 法进行改性。组装电池之后进行材料表征及电池性能测试 25°C和-30°C范围内进行电池性能测试，循环伏安法测 试，测试并作出电化学阻抗谱，扫描电子显微镜和透射电 子显微镜对正负极材料进行观察，研究其微观结构，X射线 衍射观察正负极的晶型结构，
一、概述
磷酸铁锂也存在严重的缺点： (1)电子电导率低和锂离子扩散系数小。 (2)低温性能差影响其在低温特殊环境中的应用(如军事和航空 航天任务)。 (3)振实密度小磷酸铁锂的理论密度约为3．69／cm3，比其 他正极材料小得多(如钴酸锂的理论密度为5．19／cm3)，同 时，由于实际中往往在磷酸铁锂中加入导电剂碳，这使得磷 酸铁锂正极材料振实密度一般只能达到1．0～1．39／cm3。 为了提高磷酸铁锂( LiFePO4 )电池的低温性能, 采用电导率较 高的碳纳米管作为磷酸铁锂电极的导电剂, 以LiFePO4 和金属 锂为正负极材料, 低温性能测试结果表明, 碳纳米管在电极中 易形成良好的导电网络, 减轻电极的极化, 能有效改善磷酸铁 锂电池的低温放电性能。
磷酸铁锂低温性能研究
李浩 2013,7
目录
一、概述 二、电池种类 三、改善性能的方法 四、磷酸铁锂橄榄石晶型 五、碳负极材料 六、研究方案
正负极材料的粒度分布对电池性能的影响
正负极材料的粒度分布对锂电池性能的影响一、锂离子电池市场情况分析随着能源产业的高速发展，目前电池行业已经逐步向电动自行车、电动汽车的领域拓展，全球锂电池的需求量随着它应用领域的不断扩展而逐年增加。
2012年上半年，我国电池行业累计完成工业销售产值同比增长18.5%，累计产销率96.72%，累计完成出口交货值同比下降3.57%。
产值保持平稳增长，但出口交货值继续呈下降趋势，且降幅明显增大。
上半年，铅酸蓄电池累计完成产量同比增长26.5%，碱性蓄电池累计完成产量同比下降9.6%，锂离子电池累计完成产量同比下降12.3%，原电池累计产量同比下降6.6%。
电池行业整体利润率低于4-5%，且随着环保投入与运行成本增加，电池利润将明显下降。
我国锂电产业始于1997年后期，走过了一条从引进学习到自主研发的产业化道路。
进入2001年后，随着深圳比亚迪、邦凯电池等锂离子电池企业的迅速崛起，中国的锂电产业开始进入快速成长阶段。
目前，中国是世界最大的锂电池生产制造基地、第二大锂电池生产国和出口国。
二、电池正负极材料对粒度有极大的要求天然石墨的粒度分布对锂离子的初始充放容量有较大的影响，而对其首次效率影响相对较小。
粒径较小的天然石墨粉具有较大的首次充电容量，但不可逆容量也较大；中等粒径的石墨粉具有较高的首次效率，粒度增大减少了首次充放电容量，较小粒径的石墨粉首次不可逆容量加大；双峰型粒度分布对提高首次效率有利，但减少了首次充放电容量。
当石墨粉的平均粒径为16-18μm，且粒度分布较为集中时，电池有较好的初放容量及首次效率。
用作锂离子电池的正极活性材料主要有锂钴氧(LiCoO2)、锂锰氧(LiMn2O4)、锂镍氧(LiNiO2)、锂镍钴锰氧(LiNiCoMnO2)和磷酸铁锂(LiFePO4)。
由于磷酸铁锂具有原料来源丰富、价格低廉以及优良的高温循环性能和安全性能等优点，以磷酸铁锂为正极活性材料的锂离子电池最具发展前景。
而从大量的制浆经验以及行业交流反馈来看，粒度分布几乎决定了磷酸铁锂材料的加工性能，其关键指标是D50。
低温下的磷酸铁锂正极材料
低温下的磷酸铁锂正极材料
低温下的磷酸铁锂正极材料性能较差，主要原因是其正极材料（磷酸铁锂化合物）为绝缘体，相比三元锂电池电子导电率低，低温下导电性更差，导致电池内阻增大，受到极化影响大。
一些研究尝试通过添加纳米碳导电剂对磷酸铁锂进行改性，以提高其在低温下的电化学性能。
然而，尽管改性后的磷酸铁锂的放电电压在低温下有所提升，但其容量保持率仍然较低。
此外，采用数值模拟方法对磷酸铁锂的低温性能进行分析表明，当锂离子扩散系数低于μm²/s时，就会引起比容量的严重下降。
总之，低温性能差是磷酸铁锂的化学属性决定的，如果不改变材料本身，就无法解决低温下容量大幅降低的问题。
如需更多关于磷酸铁锂正极材料在低温下的性能表现以及相关研究进展的详细信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
磷酸铁锂材料物化性能对电池性能的影响
磷酸铁锂材料物化性能对电池性能的影响武行兵;王晨旭;臧强;张沿江;王双双【摘要】在动力电池的制作过程中,正极材料磷酸铁锂的物化性能对电池的制作及电性能有非常重要的影响,尤其是材料的粒径及比表面积在材料制作路线相同的情况下对电池的影响更为重要.对材料制作路线相同情况下的磷酸铁锂粉体的物化性能进行控制,对电池加工过程中的极片电阻率、剥离强度、克容量发挥以及低温等方面进行研究.结果显示,磷酸铁锂材料物化性能对电池的制作及性能非常重要,粒径较小的材料的内阻、加工性能方面都劣于大粒径材料,但是其克容量及低温性能都优于大粒径材料.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2015(039)006【总页数】3页(P1174-1176)【关键词】物化性能;电阻率;剥离强度;克容量;低温性能【作者】武行兵;王晨旭;臧强;张沿江;王双双【作者单位】合肥国轩高科动力能源股份公司,安徽合肥230011;合肥国轩高科动力能源股份公司,安徽合肥230011;合肥国轩高科动力能源股份公司,安徽合肥230011;合肥国轩高科动力能源股份公司,安徽合肥230011;合肥国轩高科动力能源股份公司,安徽合肥230011【正文语种】中文【中图分类】TM912.9进入新世纪以来，能源和环境污染问题已经成为国际热点问题，而且随着汽车工业的发展，汽车普及率逐年提高，进一步加剧了能源和污染问题。
新能源汽车的诞生在一定程度上能够缓解目前能源危机，同样也能够降低环境污染[1]。
近年来，在全世界范围内，都掀起了一股新能源汽车研究的热潮，越来越多的新能源汽车出现在人们的视野中。
目前运用最为广泛的新能源汽车的核心部件就是动力电池，所以，动力电池的发展是制约新能源汽车的关键问题。
目前，锂离子电池作为动力电池的主流选择已经受到了国内外专家的广泛认同，而作为锂离子电池的核心正极材料，目前锰酸锂(LiMn2O4)、镍钴酸锂(LiNixCo1－xO2)、镍钴锰酸锂(LiNixCoyMn1－x－yO2)、磷酸铁锂(LiFePO4)等正极材料研究较多[2]。
德方纳米 磷酸铁锂 一次粒径-概述说明以及解释
德方纳米磷酸铁锂一次粒径-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:本文将探讨德方纳米、磷酸铁锂和一次粒径三者之间的关系。
首先将介绍德方纳米和磷酸铁锂的基本概念和特性，然后详细解释一次粒径的概念及其在材料科学领域的重要性。
通过对这三个概念的深入分析，我们可以更好地理解它们之间的联系及其在实际应用中的重要作用。
本文旨在为读者提供对这些关键科学概念的全面理解，同时展望它们在未来的应用前景。
json{"1.2 文章结构": {"本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分中，将对德方纳米、磷酸铁锂和一次粒径进行简要介绍，说明文章的目的和重要性。
然后在正文部分中，将详细介绍德方纳米、磷酸铁锂和一次粒径的相关概念、特点和应用领域。
最后在结论部分，对本文进行总结，展望德方纳米、磷酸铁锂和一次粒径的未来应用前景，并得出结论。
"}}1.3 目的本文旨在探讨德方纳米、磷酸铁锂和一次粒径之间的关系，深入了解它们在电池材料领域的应用和意义。
通过对德方纳米和磷酸铁锂的介绍，加深对这两种材料的理解，并进一步探讨它们的一次粒径对电池性能的影响。
最终，希望为未来电池材料领域的研究提供一定的参考和启发，推动新材料在电池领域的发展和应用。
的部分的内容2.正文2.1 德方纳米介绍:德方纳米是一种新型材料，具有纳米级别的微观结构特征。
其独特的纳米尺度特性赋予了材料优异的性能。
德方纳米材料广泛应用于电池、储能、催化、生物医学等领域。
德方纳米的制备方法主要包括溶液法、气相法、机械合成法等。
其中，溶液法是制备德方纳米的常用方法，通过在溶液中控制反应条件和掺杂物的添加，可以实现对德方纳米的粒径、结构和性能的调控。
德方纳米的优点包括高比表面积、优异的电化学性能、优良的催化活性和稳定性等。
在锂离子电池领域，德方纳米被广泛应用于正极材料的改性，可以提高电池的能量密度、循环性能和安全性。
总之，德方纳米作为一种具有前景的材料，在未来的应用中将发挥重要作用，为各个领域的发展带来新的机遇和挑战。
正负极材料的粒度分布对电池性能的影响
正负极材料的粒度分布对锂电池性能的影响一、锂离子电池市场情况分析随着能源产业的高速发展，目前电池行业已经逐步向电动自行车、电动汽车的领域拓展，全球锂电池的需求量随着它应用领域的不断扩展而逐年增加。
2012年上半年，我国电池行业累计完成工业销售产值同比增长18.5%，累计产销率96.72%，累计完成出口交货值同比下降3.57%。
产值保持平稳增长，但出口交货值继续呈下降趋势，且降幅明显增大。
上半年，铅酸蓄电池累计完成产量同比增长26.5%，碱性蓄电池累计完成产量同比下降9.6%，锂离子电池累计完成产量同比下降12.3%，原电池累计产量同比下降6.6%。
电池行业整体利润率低于4-5%，且随着环保投入与运行成本增加，电池利润将明显下降。
我国锂电产业始于1997年后期，走过了一条从引进学习到自主研发的产业化道路。
进入2001年后，随着深圳比亚迪、邦凯电池等锂离子电池企业的迅速崛起，中国的锂电产业开始进入快速成长阶段。
目前，中国是世界最大的锂电池生产制造基地、第二大锂电池生产国和出口国。
二、电池正负极材料对粒度有极大的要求天然石墨的粒度分布对锂离子的初始充放容量有较大的影响，而对其首次效率影响相对较小。
粒径较小的天然石墨粉具有较大的首次充电容量，但不可逆容量也较大；中等粒径的石墨粉具有较高的首次效率，粒度增大减少了首次充放电容量，较小粒径的石墨粉首次不可逆容量加大；双峰型粒度分布对提高首次效率有利，但减少了首次充放电容量。
当石墨粉的平均粒径为16-18μm，且粒度分布较为集中时，电池有较好的初放容量及首次效率。
用作锂离子电池的正极活性材料主要有锂钴氧(LiCoO2)、锂锰氧(LiMn2O4)、锂镍氧(LiNiO2)、锂镍钴锰氧(LiNiCoMnO2)和磷酸铁锂(LiFePO4)。
由于磷酸铁锂具有原料来源丰富、价格低廉以及优良的高温循环性能和安全性能等优点，以磷酸铁锂为正极活性材料的锂离子电池最具发展前景。
而从大量的制浆经验以及行业交流反馈来看，粒度分布几乎决定了磷酸铁锂材料的加工性能，其关键指标是D50。
磷酸铁锂浆料的粒径-概述说明以及解释
磷酸铁锂浆料的粒径-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述磷酸铁锂浆料是一种常用的正极材料，广泛应用于锂离子电池中。
磷酸铁锂具有高能量密度、长循环寿命、良好的安全性等特点，因此备受关注。
磷酸铁锂浆料的粒径对电池性能具有重要影响，因此对其粒径进行研究和控制具有重要意义。
本文将从磷酸铁锂浆料的定义与特点、制备方法以及粒径的重要性等方面进行详细探讨。
首先，我们将介绍磷酸铁锂浆料的定义与特点，以便读者对其有一个基本的了解。
其次，我们将详细介绍磷酸铁锂浆料的制备方法，包括溶液法、固相法等，以及各种方法的优缺点和适用范围。
最后，我们将重点讨论磷酸铁锂浆料中粒径的重要性，探讨不同粒径对电池性能的影响，并介绍粒径的测量方法和控制技术。
通过本文的阅读，读者将能够深入了解磷酸铁锂浆料的粒径问题，并了解其对电池性能的影响。
同时，读者还将掌握磷酸铁锂浆料的制备方法以及粒径的测量和控制技术，为磷酸铁锂电池的研究和应用提供参考和指导。
希望本文能对相关领域的研究工作和产业发展有所裨益。
1.2 文章结构本文将分为三个部分进行论述。
首先，在引言部分(1.1)将对磷酸铁锂浆料的概述进行介绍，包括其定义、特点以及制备方法的重要性。
然后，在正文部分(2)将更加深入地讨论磷酸铁锂浆料的相关内容，包括其定义与特点(2.1)，制备方法(2.2)，以及粒径的重要性(2.3)。
最后，在结论部分(3)将总结磷酸铁锂浆料粒径的影响因素(3.1)，控制方法(3.2)，以及对电池性能的影响(3.3)。
通过以上的结构设置，读者可以逐步了解磷酸铁锂浆料的各个方面，从而更全面地认识到其粒径的重要性及其对电池性能的影响。
此外，本文将提供相关的制备方法和控制方法，以供读者参考和学习。
通过这样的结构布局，读者能够系统地了解磷酸铁锂浆料的粒径问题，并在实践中更好地应用与优化该材料的性能。
1.3 目的本文旨在研究和探讨磷酸铁锂浆料中粒径的重要性以及对其粒径的控制方法，以期进一步了解磷酸铁锂电池材料的性能与粒径之间的关系。
磷酸铁锂材料的各项参数指标对电池的影响分析
磷酸铁锂材料的各项参数指标对电池的影响分析磷酸铁锂（LiFePO4）是一种新型的锂离子电池正极材料，具有高能量密度、长循环寿命、较低成本、良好的热稳定性和环境友好等优点。
其各项参数指标对电池性能产生重要影响，下面我们将对这些指标进行详细分析。
首先，磷酸铁锂的比容量是决定电池能量密度的重要参数。
比容量是指正极材料每单位质量（或体积）能储存的锂离子数量。
磷酸铁锂的比容量较低，约为140mAh/g，相对于其他高容量正极材料如钴酸锂（LiCoO2）的190mAh/g，相对较低。
其次，磷酸铁锂的电子导电性能对电池输出功率和循环寿命有重要影响。
磷酸铁锂的电导率较低，一般在10^-7 S/cm量级，与钴酸锂的电导率（10^-6 S/cm）相比明显较低。
这意味着磷酸铁锂电池的放电速度较慢，其输出功率会受到一定限制。
第三，磷酸铁锂的晶体结构和粒径对电池循环寿命和充放电性能有重要影响。
磷酸铁锂的晶体结构为正交晶系，其晶格稳定性和结构稳定性较好，能够在高温下保持结构稳定。
而且，磷酸铁锂具有较小的离子扩散系数，导致锂离子在材料中的扩散速率较慢，影响充放电性能。
此外，粒径的减小可以提高电池的充放电速率和循环寿命，但同时也会增加制备成本。
另外，磷酸铁锂的晶体形态、形貌和表面改性对电池性能也有一定影响。
例如，通过合适的表面改性和涂覆剂的使用，可以减小正极材料与电解液之间的界面电阻，提高电池的电导率和输出功率。
最后，磷酸铁锂的价格和环境友好性也是其重要的参数指标。
相对于其他正极材料，磷酸铁锂的原料成本相对较低，使电池的制造成本降低，有利于推广应用。
此外，磷酸铁锂材料不含有重金属元素，对环境没有污染，具有很好的环境友好性，能够满足绿色能源的要求。
总结起来，磷酸铁锂材料的各项参数指标对电池性能产生显著影响。
比容量决定了电池的能量密度，电导率影响电池的输出功率，晶体结构和粒径对循环寿命和充放电性能有影响，而晶体形态、形貌和表面改性可以改善电池的电化学性能。
石墨的形貌及粒径对锂离子电池性能的影响
石墨的形貌及粒径对锂离子电池性能的影响吕岩;叶丹峥;孙晓宾;王燕【摘要】采用D50为10μm的中间相碳微球(MCMB)、D50为10 μm的层状石墨和D50为15 μm的层状石墨制备实验电池,并研究了电池的性能.在2.5～3.7V循环,MCMB、D50为10 μm的层状石墨和D50为15 μm的层状石墨制备的电池的5.0C放电容量保持率分别为95.6％、94.2％和91.3％;1.0C充电、3.0C放电、100％放电深度(DOD)循环1 600次的容量保持率分别为85.6％、84.4％和80.4％.同等粒径下,球形的MCMB相对于层状石墨有较好的倍率及循环性能;相同形貌下,粒径较小的石墨具有较好的倍率及循环性能.【期刊名称】《电池》【年(卷),期】2014(044)003【总页数】3页(P171-173)【关键词】锂离子动力电池;倍率;形貌;粒径【作者】吕岩;叶丹峥;孙晓宾;王燕【作者单位】中航锂电(洛阳)有限公司,河南洛阳471003;中航锂电(洛阳)有限公司,河南洛阳471003;中航锂电(洛阳)有限公司,河南洛阳471003;中航锂电(洛阳)有限公司,河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】TM912.9在确保安全的前提下，电池不仅要在常温下具有良好的循环性能，还要具备大电流充放电性能。
锂离子电池在大电流循环的容量保持率低、衰减快，需要提高倍率性能［1］。
负极材料的形貌、粒径，电解液的成分和电极片的面密度等都会影响锂离子电池的倍率性能［2－3］。
本文作者重点研究了负极材料石墨的形貌及粒径对锂离子电池倍率性能的影响。
1 实验1.1 电池的制备将D50为10 μm的中间相碳微球(MCMB，台湾省产，电池级，99.7%)、导电炭黑 SP(上海产，工业级)、粘结剂LA132(成都产，电池级)按质量比91∶4∶5搅拌成浆料，并按160 g/m2的面密度涂覆在0.01 mm厚的铜箔(河南产，电池级)集流体上，在85℃下真空(≤ －99.8 kPa)干燥4 h，以0.3 MPa的压力辊压成103 μm厚，再裁切成134 mm×76 mm的极片，制成1号样品电池的负极片。
前驱体磷酸铁的制备及其对磷酸铁锂电化学性能的影响
前驱体磷酸铁的制备及其对磷酸铁锂电化学性能的影响刘贡钢;叶红齐;刘辉;谢东丽;董虹【摘要】Precursor FePO4 was prepared via homogeneous precipitation with Fe3+ as iron source, then LiFePO4 was synthesized by carbon-thermal reduction method using obtained FePO4 as precursor, its electrochemical performance was studied. The results demonstrated that, when precursor was prepared by homogeneous at optimal conditions, the first discharge and charge capacity of obtained LiFePO4 can be up to 154 mA · h/g and 156 mA · h/g at 0.1 C charge-discharge rate, the efficiency of first charge-discharge reached 98.9%, the material exhibited excellent circulating ratio performance.%以Fe3+为铁源,采用均相沉淀法制备前驱体磷酸铁,通过碳热还原法制得磷酸铁锂正极材料,研究其电化学性能.结果表明,以优化条件下所得磷酸铁为前驱体制备的磷酸铁锂,在0.1C充放电倍率下,其首轮放电比容量达154 mA·h/g,充电比容量为156 mA ·h/g,首轮充放电效率达98.9％,循环倍率性能优良.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2013(042)002【总页数】4页(P225-228)【关键词】磷酸铁锂;均相沉淀法;磷酸铁;电化学性能【作者】刘贡钢;叶红齐;刘辉;谢东丽;董虹【作者单位】中南大学化学化工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化工学院,湖南长沙410083;中南大学化学化工学院,湖南长沙410083【正文语种】中文【中图分类】TQ152;TM912.9随着现代科技文化的快速发展和人口的不断膨胀，人类对能源的需求与日俱增。
锂离子电池低温性能影响因素的探讨
电力系统36丨电力系统装备 2019.18Electric System2019年第18期2019 No.18电力系统装备Electric Power System Equipment随着锂离子电池市场化不断深入，人们对电池性能的期望越来越高。
目前商品化锂离子电池已很难满足诸如电动车、航天技术和军事等重要领域的需要，主要原因之一就是电池在高、低温下的性能不佳，因此拓宽工作温度范围已成为锂离子电池研究者关注的重点问题。
本文将采用实验分析法，探究其低温性能影响因素。
1 锂离子电池低温充放电机理分析以及低温放电机理以正极钴酸锂，负极石墨为例，锂离子电池充电时正负极的反应如下[3]。
正极反应方程式：LiCoO2→ Li 1-x CoO2+xLi ++xe -负极反应方程式：xLi ++xe -+6C →Li x C6在电池充电时，正极钴酸锂的部分 Li +脱离晶格进入电解液中，迁移到负极活性物质碳的晶格之中（嵌入），生成 LixC6 化合物。
在这个过程中，Li +在电场和浓度梯度的作用下从正极迁移、扩散到负极，这使锂在石墨内部的固相扩散容易成为整个电极反应的控制步骤。
目前，研究者对造成锂离子电池低温性能差的主要因素尚有争论，但究其原因有以下3个方面的因素：（1）低温下电解液的粘度增大，电导率降低；（2）电解液/电极界面膜阻抗和电荷转移阻抗增大；（3）锂离子在活性物质本体中的迁移速率降低。
由此造成低温下电极极化加剧，充放电容量减小[5]。
2 电池的制备为了很好地对比电池的性能，选择704570聚合物锂离子电池，按下述配方，将97.0%：1.2%：0.8%：1.0%的钴酸锂、PVDF 、导电剂碳黑Super P 、导电液CNT 与溶剂NMP 混合均匀制成正极浆料。
将质量比为94.4%：1.0%：2.4%：2.2%的人造石墨、粘结剂（羧甲基纤维素钠CMC 、丁苯橡胶）和导电碳黑Super P 与去离子水混合均匀制成负极浆料。
磷酸铁锂正极材料粒径大小
磷酸铁锂正极材料粒径大小下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by the editor. I hope that after you download them, they can help yousolve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts,other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!磷酸铁锂正极材料是锂离子电池的重要组成部分，在目前的能源存储技术中具有广泛的应用。
影响锂电池低温性能的关键因素分析
影响锂电池低温性能的关键因素分析随着天气越来越凉，小编发现电动车加速起来特别慢，而且续航里程也大大缩短。
根据现有数据可知，在0℃以下锂离子电池的输出性能受影响，在-20℃以下的低温时电池的性能均有明显的恶化，在-40℃电池只能放出额定容量的30%甚至更低。
市场上选用电动车的车主越来越多，不可避免地面临如何保养电池、如何让电动车更加持久耐用的问题。
电动车的续航归根结底是锂电池的问题，电池内部哪些材料对电池低温性能有关键性影响呢？一、正极材料正极材料作为动力来源是影响锂电池低温性能的主要参数之一，目前市场上主流的材料体系是三元材料和磷酸铁锂材料，两种材料相比三元的低温性能更佳。
磷酸铁锂低温性能差主要是因为其材料本身为绝缘体，电子导电率低，锂离子扩散性差，低温下导电性差，使得电池内阻增加，所受极化影响大，电池充放电受阻，因此低温性能不理想。
低温下锂离子在正负极间的嵌入/脱出受材料影响大，三元材料具有层状结构，材料扩散系数高，更利于锂离子的嵌入/脱出。
材料的结构、粒径及材料的类型对电池的低温性能影响较大。
正极材料颗粒度小、比表面积大有利于低温性能的发挥，颗粒度小则相应的锂离子扩散路径短，所受的极化小，同时电解液也容易附着在原始颗粒表层，减少浓差极化；粒度大则锂离子扩散的路径长，在电池工作放电时锂离子从负极到正极的扩散来不及补偿从负极流入正极的电子，从而造成正极中电子过量，使得电极电位负移，造成放电电压平台变低。
除了材料本身性质之外，正极浆料中导电剂的分散情况、粘接性能以及极片面密度、活物质密度等参数也对低温性能有重要影响。
导电剂分散均匀，没有团聚，可以提高锂离子电池的电导率，减小锂离子电池的欧姆内阻，有利于提高电池的充放电性能。
面密度越大，离子扩散距离和所受阻力也会增大，电极表面与电解液接触的固液界面到集流体的距离增加，在锂离子脱嵌时为保持电极电荷平衡同时迁移的电子在两者间传递的阻力也增大，使得电极电位与平衡电位的偏差程度更大，电池极化增大，其低温性能自然也不甚好。
磷酸铁锂的最小粒径
磷酸铁锂的最小粒径
磷酸铁锂（LiFePO4）作为一种锂离子电池的正极材料，具有环境友好、成本低、循环寿命长等优点。
在新能源、电子设备等领域有着广泛的应用。
磷酸铁锂的性能与其粒径大小密切相关，最小粒径是衡量磷酸铁锂材料的一个重要指标。
最小粒径的含义和影响因素：
磷酸铁锂的最小粒径指的是材料中颗粒尺寸最小的颗粒直径。
粒径大小直接影响磷酸铁锂的电子传输能力、离子扩散速率和电池性能。
一般来说，粒径越小，电子传输速度越快，电池性能越好。
但最小粒径并不是越小越好，还需考虑生产工艺、成本等因素。
磷酸铁锂最小粒径的测定方法：
常用的测定方法有激光粒度仪、沉降粒度仪等。
这些方法可以精确地测定磷酸铁锂颗粒尺寸分布，为生产过程中优化粒径提供依据。
最小粒径对磷酸铁锂性能的影响：
1.电化学性能：最小粒径越小，电池的比容量、循环寿命、倍率性能等指标越好。
2.物理性能：粒径越小，磷酸铁锂的振实密度、压实密度等物理性能指标越高。
如何优化磷酸铁锂的最小粒径：
1.优化生产工艺：通过改进制备方法，如固相法、液相法等，实现粒径的调控。
2.控制原料配比：合理调整磷酸铁锂原料的配比，以达到理想的最小粒径。
3.添加分散剂：在生产过程中添加适当的分散剂，有助于减小颗粒间的团聚，降低最小粒径。
总之，磷酸铁锂的最小粒径是影响其性能的关键因素。
通过对最小粒径的调控，可以提高磷酸铁锂的电化学性能和物理性能，进一步优化锂离子电池的性能。
lfp低温失效机理
lfp低温失效机理
磷酸铁锂（LFP）低温失效主要有以下机理：
一、离子扩散速率降低。
1. 在低温环境下，电解液的黏度增大。
这就如同在低温时，油类物质会变得更加黏稠一样。
电解液黏度增大后，锂离子在其中的扩散阻力显著增加，使得锂离子在正负极之间的迁移变得困难。
2. 磷酸铁锂材料本身的晶体结构在低温下对锂离子扩散也有阻碍作用。
低温会影响晶体内部的离子通道，导致锂离子扩散通道收缩或者变形，从而降低了锂离子的扩散速率。
这就好比一条原本宽敞的道路，在低温下变得狭窄崎岖，车辆（锂离子）难以顺利通行。
二、电极反应动力学迟缓。
1. 从电荷转移的角度来看，低温使得电极/电解液界面的电荷转移电阻增大。
在这个界面上，锂离子需要得到或者失去电子来完成嵌入和脱嵌过程。
低温下，反应活性降低，电子转移变得不顺畅，从而影响整个电池的充放电过程。
2. 磷酸铁锂的电极材料在低温时，其表面的反应活性位点可能被冻结或者活性降低。
就像人在寒冷环境下行动迟缓一样，电极表面的活性位点不能像在常温下那样高效地与锂离子和电子进行交互反应，导致电极反应动力学迟缓。
三、电池内阻增加。
1. 除了上述电解液黏度增大和电极/电解液界面电荷转移电阻增大之外，在低温下，电池内部的其他组件，如隔膜等，也可能会发生性能变化。
例如，隔膜的离子传导性可能降低，这会进一步增加电池的内阻。
2. 由于电池内阻增加，根据欧姆定律（I = (V)/(R)），在相同的电压下，电流会减小。
这就表现为电池的可用容量降低，在低温下电池的性能大幅下降。
磷酸铁锂粒径对低温放电性能的影响
磷酸铁锂粒径对低温放电性能的影响
孙红梅; 韦佳兵; 张佳瑢; 陈萍; 王玲利
【期刊名称】《《电源技术》》
【年(卷),期】2013(37)3
【摘要】研究了不同粒径磷酸铁锂在25～-20℃温度范围内的放电性能,并利用交流阻抗分析了电池阻抗随温度的变化。
结果表明,随着温度的降低,锂离子电池的放电性能显著降低。
粒径小的磷酸铁锂材料具有较高的放电容量、放电平台。
电化学阻抗图谱(EIS)显示,在25～0℃温度范围内,溶液电阻(Rsol)和SEI膜电阻(Rsei)变化不大,对电池低温性能的影响较小;而电荷传递电阻(Rct)随着温度的降低而显著增加;在相同的温度下,粒径小的磷酸铁锂Rct较小。
随着温度的降低至0℃,粒径大的磷酸铁锂,Rct随温度的变化较大。
【总页数】3页(P364-365,369)
【作者】孙红梅; 韦佳兵; 张佳瑢; 陈萍; 王玲利
【作者单位】合肥国轩高科动力能源股份公司安徽合肥230011
【正文语种】中文
【中图分类】TM912
【相关文献】
1.磷酸铁的湿法磷酸制备及其对合成的磷酸铁锂性能的影响 [J], 丁一刚;李鹏涛;刘东;梁蕾;龙秉文;邓伏礼;戢峻;刘生鹏;杨昌炎
2.高低温对磷酸铁锂动力锂离子电池性能的影响 [J], 赵鸿飞;邓爽;汝坤林;顾仁德
3.磷酸铁锂磁性杂质对电池自放电的影响 [J], 杨续来;刘成士;谢佳;徐小明
4.磷酸铁锂动力电池寿命中期低温安全性能 [J], 王绥军;傅凯;徐斌;刘曙光;官亦标
5.磷酸铁锂电池低温性能及放电容量预测研究 [J], 张伟; 卿鑫慧; 王一军; 李曦; 罗炜
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
影响磷酸铁锂性能的因素及解决办法
磷酸铁锂材料的优点不再赘述，确实是一种非常有前途的正极材料，但也存在致命的缺点，这里主要谈一下磷酸铁锂的主要缺点：1、电子电导率se低，在10-9s/cm量级；离子传输率si低，在10-11s/cm量级，二者直接导致电极传输率sw低（sw=se×si/se+si）2、振实密度低3、低温性能差零下20度以下容量大打折扣上述问题不能有效解决磷酸铁锂很难应用于电动汽车，解决电导率低的问题可通过C包覆、离子掺杂的方法解决。
磷酸铁锂本身是不良导体，电导率低直接影响到大功率充放电限制了大功率锂离子电池的使用范围，尤其是用于电动汽车，未解决这个问题当前普遍采用的办法是在磷酸铁锂表面包覆C以提高其电导性能，同时研究表明通过包C还可以提升磷酸铁锂的低温性能。
另外一个可行的办法是通过离子掺杂使磷酸铁锂晶格中出现自由电子或空穴从而提升电导性能。
解决锂离子传输性能的方法是在磷酸铁锂橄榄石一维锂离子通道结构不能改变的前提下只能通过减小粒径缩短离子传输路径来实现，这就要求实现磷酸铁锂材料的纳米化，为了进一步提高振实密度还要求粒子球形化，这些都是固相法合成工艺所不能实现的，要实现这一目的湿化学法是一个不错的选择。
虽然上述缺点都有相应的解决办法但是实际操作中却较为复杂，包碳在解决电导率问题的同时使振实密度更小，材料纳米化了容量也还可以但到了极片涂覆工艺时可操作性大幅下降。
我们正在探索液相结晶法实现纳米化的同时又不影响涂覆性能，并取得一些进展。
磷酸铁锂材料的理想形貌，是在不影响或者对容量影响不大的前提下实现纳米化但还不能影响涂覆性能。
在这里抛砖引玉欢迎同行一起交流，因希望在业界能形成良好的氛围，不要光关注于几千吨的产量，叫我们群策群力在性能方面做些工作，似乎更有益。
本人没有做过磷酸铁锂，不过本人有些纳米复合材料方面的经验，兴许对楼主有点借鉴。
理想的磷酸铁锂电极材料，按照楼主罗列的问题，本人理解应该是具有球形形貌，数个微米级的大小，粒径分布较窄。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
粒径对磷酸铁锂电池低温性能的影响
谢晓华*, 张建，李佳，刘浩涵，夏保佳
（中科院上海微系统与信息技术研究所,上海, 200050, E-mail:xiaohuaxie@）
能源的日益枯竭和环保的要求, 使电动车市场成为热点。
电动车成败的关键之一是电池，在现有的多种动力电池中，具有电压高、比能量大、循环寿命长、环保等优点的锂离子电池将成为主导。
用作锂离子电池的正极活性材料主要有锂钴氧(LiCoO2)、锂锰氧(LiMn2O4)、锂镍氧(LiNiO2)、锂镍钴锰氧(LiNiCoMnO2)和磷酸铁锂(LiFePO4)。
由于LiFePO4具有原料来源丰富、价格低廉以及优良的高温循环性能和安全性能等优点，以LiFePO4为正极活性材料的锂离子电池(LiFePO4电池)最具发展前景。
但与其它正极活性材料相比，LiFePO4材料固有的导电能力差的缺点[1-2]，极大地限制了其在低温下的动力学特性[3]。
在一般情况下，对于单体LiFePO4电池而言，其0℃的容量保持率约为60～70%，-10℃时约为40～55%，-20℃时约为20～40%，显然其低温性能不能满足动力电源的使用要求。
因此，提高LiFePO4电池的低温性能已成为锂离子电池研究者关注的重点问题[4]。
本文将探讨LiFePO4活性材料的粒径对LiFePO4电池低温性能的影响。
LiFePO4活性材料的粒径分布如图1所示，两种活性材料的D50值分别为1.237μm和4.130μm。
图1 LiFePO4粒度分布
Fig.1 Particle size distribution of LiFePO4
将两种活性材料分别与一定比例的聚偏氟乙烯(PVdF)和N甲基吡咯烷酮(NMP)搅拌制成浆料，均匀涂敷于铝箔集流体上，经过烘干、辊压、剪裁等工艺制成正极极片；同样方法制作MCMB负极极片，集流体为铜箔。
把正、负极极片及隔膜按IFR18650锂离子电池制造工艺卷绕制成18650圆柱电池，电解液为1M LiPF6 EC:DEC:EMC (1:1:1, vol%)。
制作好的LiFePO4电池先在常温化成，化成后的电池以0.2C充电0.5C放电循环5次，待容量稳定后，进行低温放电性能测试。
低温性能测试时，先将电池在常温下0.2C充满电，然后在-30℃下放置16小时，再进行不同倍率的放电实验。
高低温试验箱℃提供低温测试环境，充放电仪为新威电池测试系统。
(WGD-7005，～-70)
在室温下，LiFePO4电池的首次及第6次充放电曲线如图2所示。
从图中可以看出，LiFePO4粒径的大小对电池的首次充放电效率、充放电平台和可逆容量无影响，两种LiFePO4电池的首次充放电效率均为88%左右，可逆容量在1060mAh左右。
图3为LiFePO4电池在-30℃的倍率放电曲线。
从图中可以看出，对于大粒径的LiFePO4电池，在0.2C、0.5C和1C的放电容量分别为681.0mAh、650.1mAh和572.0mAh，放电中点电压分别为2.72V、2.69V和2.55V；对于小粒径的LiFePO4电池，在0.2C、0.5C和1C的放电容量分别为689.1mAh、668.2mAh 和579.1mAh，放电中点电压分别为2.89V、2.74V和2.37V。
由以上数据可知，两种LiFePO4电池在-30℃、不同倍率下的放电容量基本相当，且在放电倍率较小(0.2C和0.5C)的情况下，小粒径的LiFePO4电池的放电中点电压明显高于大粒径的LiFePO4电池，但是当放电倍率增加到1C时，反而是大粒径的LiFePO4电池的放电中点电压较高。
LiFePO4活性材料粒径的大小对电池的低温放电性能影响较大。
粒径减小，一方面锂离子在
LiFePO 4材料内部扩散路径减小，另一方面材料的活性比表面积增大，电化学反应活性增加，因此，小粒径的LiFePO 4电池在-30℃以低倍率放电时中点电压高于大粒径的LiFePO 4电池。
但是，当电池在
低温大倍率放电时，颗粒与颗粒之间的接触电阻会成为影响电池低温放电性能的主要因素[5]
，与大粒径的LiFePO 4材料相比，小粒径的LiFePO 4材料其颗粒与颗粒之间的接触点数量增加，电阻亦会增加，因此小粒径的LiFePO 4电池的低温大倍率放电中点电压反而低于大粒径的LiFePO 4电池。
0.00.6
1.21.8
2.4
3.03.6
2.4
2.62.8
3.03.23.43.6
3.8V o l t a g e /V
Capacity/mAh
2.0
2.42.8
3.23.62.0
2.42.8
3.22.0
2.42.8V o l t a g e /V
Capacity/mAh
图2 电池在室温下的首次及第6次充放电曲线 图3 电池在-30℃的倍率特性 Fig.2 Charge and discharge curves of batteries at 1st Fig.3 Rate characteristic of battery at -30℃
and 6th cycle at room temperature
本研究为中科院上海微系统与信息技术研究所青年创新基金（2009QNCX07）资助项目。
参考文献 ：
[1] S.Y . Chung, J.T. Bloking, Y .M. Chiang, Nature materials, 2002, 1(2): 123-128. [2] P.P. Prosini, M. Lisi, D. Zane, M. Pasquali, Solid State Ionics. 2002, 148(1-2): 45-51.
[3] X.Z. Liao, Z.F. Ma, Q. Gong, Y .S. He, L.J. Zeng, Electrochemistry Communications, 2008, 10:691-694. [4] S.S. Zhang, K. Xu, T.R. Jow, J. Power Sources, 2006, 159:702-707. [5] J.L. Allen, T.R. Jow, J. Wolfenstine, J. Power Sources, 2006, 159:1340-1345.
The effect of particle size on the low temperature performance of the LiFePO 4-based
batteries
Xie Xiaohua, Zhang Jian, Li Jia, Liu Haohan, Xia Baojia
（Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, CAS, Shanghai, 200050,
E-mail:xiaohuaxie@ ）。