磷酸鐵鋰離子電池

磷酸鐵鋰離子電池，是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池。鋰離子電池的正極材料重要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中磷酸鐵鋰是目前絕大多數(shù)鋰離子電池使用的正極材料。磷酸鐵鋰離子電池包需求暴增，提高鋰電低溫性能成關(guān)鍵。

針對(duì)磷酸鐵鋰離子電池包，存行業(yè)專家對(duì)它低溫特性影響因素做了比較詳細(xì)的研究，原因如下：

1、生產(chǎn)環(huán)境：磷酸鐵鋰離子電池包做為一個(gè)化工原料眾多、工藝繁雜的高科技產(chǎn)品，其生產(chǎn)環(huán)境對(duì)溫度、濕度、粉塵等都有很高的要求，假如沒(méi)有控制到位，電池品質(zhì)將出現(xiàn)波動(dòng)。

2、導(dǎo)電性差、鋰離子擴(kuò)散速度慢。高倍率充放電時(shí)，實(shí)際比容量低，這個(gè)問(wèn)題是制約磷酸鐵鋰產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)難點(diǎn)。磷酸鐵鋰之所以這么晚還沒(méi)有大范圍的應(yīng)用，這是一個(gè)重要的問(wèn)題。

3、材料方面的影響，磷酸鐵鋰正極本身電子導(dǎo)電性比較差，另外比較容易出現(xiàn)極化，降低容量的發(fā)揮；負(fù)極這塊重要是低溫充電，因?yàn)樗鼤?huì)影響到安全性問(wèn)題；電解液這一塊，可能低溫下黏度會(huì)增大，鋰離子遷移阻抗會(huì)增大；第四個(gè)就是粘結(jié)劑，現(xiàn)這個(gè)對(duì)電池的低溫性能影響也是比較大的。

我們從正極、負(fù)極、電液、粘結(jié)劑四塊提高磷酸鐵鋰離子電池包的低溫性能。

正極方面，現(xiàn)在都是納米化，它的粒徑、電阻力，AB平面軸長(zhǎng)大小三方面會(huì)影響到整個(gè)電池低溫的特性。不同工藝對(duì)正極也有不同的影響，100到200納米粒徑磷酸鐵鋰做出的電池低溫放電特性比較好，在－20度可以釋放94％，也就是粒徑的納米化縮短了遷移的路徑，也提高了低溫放電的性能，因?yàn)榱姿徼F鋰放電重要是跟正極有關(guān)。

從負(fù)極方面考慮充電特性，鋰離子電池低溫充電重要是負(fù)極影響，包括粒徑大小還有負(fù)極的間距變化，選取了三種不同的人造石墨作為負(fù)極，來(lái)研究不同的層間距和粒徑對(duì)低溫特性的影響。從三種材料來(lái)看，層間距大的顆粒石墨，從阻抗來(lái)講，本體阻抗和離子遷移阻抗比較小一點(diǎn)。

充電方面，鋰離子電池包在冬天低溫下放電問(wèn)題不大，重要是低溫充電。因?yàn)樵跈M流比方面，1C或者0．5C的橫流比非常關(guān)鍵，到恒壓要非常長(zhǎng)時(shí)間，通過(guò)改進(jìn)三種不同石墨的比較，發(fā)現(xiàn)其中一種在－20度充電恒流比有比較大的改善，從40％提高到70％多，層間距的增大，還有粒徑的減小。

電解液這一塊，在－20度，－30度下電解液結(jié)冰，黏度增大，形成性能惡化。電解液從三方面：溶劑，鋰鹽，添加劑。溶劑對(duì)磷酸鐵鋰離子電池包低溫影響從70％多影響到90％多，有十幾個(gè)點(diǎn)的影響；其次，不同鋰鹽對(duì)低溫的充放電的特性有一定的影響。我們固定了溶劑體系和鋰鹽基礎(chǔ)上，低溫添加劑可以使放電容量從85％提高到90％，也就是說(shuō)，整個(gè)電解液體系中，溶劑、鋰鹽還有添加劑都對(duì)我們的動(dòng)力鋰電池低溫特性有一定的影響，包括其他的材料體系相同適用。

粘結(jié)劑方面，20度充放電情況下，兩種點(diǎn)狀大概做了70多到80的循環(huán)以后，整個(gè)極片是有粘結(jié)劑失效的現(xiàn)狀，而采用線狀的粘結(jié)劑不會(huì)存在這個(gè)問(wèn)題。在整個(gè)體系上，從正極、負(fù)極、電解液到粘結(jié)劑的改善以后，磷酸鐵鋰離子電池單體這塊做得比較好的效果，一個(gè)是充電特性，－20、－30、－40度溫度下0．5C充電恒流比可以達(dá)到62．9％，－20度溫度下放電可以放出94％，這是倍率跟循循環(huán)的一些特性。