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導(dǎo)電劑對磷酸鐵鋰離子電池充放電性能有什么影響?

鉅大LARGE  |  點擊量:804次  |  2020年10月21日  

在磷酸鐵鋰離子電池漿料的制備過程導(dǎo)電劑的加入仍是必不可少的。添加導(dǎo)電劑,可以使其在LiFePO中形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),收集微電流,減小電極的接觸電阻,加速電子的遷移速率,從而提高LiFePO的充放電性能。


磷酸鐵鋰材料由于具有成本低、環(huán)境相容性好、比容量較高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點,成為一種極具應(yīng)用潛力的鋰離子電池正極材料。由于磷酸鐵鋰材料的導(dǎo)電率低,在配料時需加入一定量的導(dǎo)電劑,導(dǎo)電劑比表面積大,單位質(zhì)量顆粒多,有利于在電極中開成鏈式導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),從而提高電極的導(dǎo)電率,有助于磷酸鐵鋰離子電池的容量發(fā)揮和降低電池極化內(nèi)阻。


常用的導(dǎo)電劑有碳黑、石墨、碳纖維、金屬纖維等。高結(jié)構(gòu)炭黑顆粒細,網(wǎng)狀鏈堆積緊密、比表面積大,有利于在電極中形成鏈式導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。其中在眾多炭黑種類中以乙炔黑(AB)為最佳。一般認為,乙炔黑晶格化程度低,鋰離子在其中嵌入與脫出的吉布斯自由能相差不大;又因為乙炔黑的導(dǎo)電率較大,且電阻放熱較小,故其影響磷酸鐵鋰離子電池安全性的程度較小。


石墨和碳纖維具有導(dǎo)電性好、密度小、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定以及化學(xué)穩(wěn)定性等特性,也常被用作鋰離子電池正極材料的導(dǎo)電劑。碳納米管作為一種納米纖維材料,有很高的長徑比,較大的比表面積和好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能,理論上是鋰離子電池理想的導(dǎo)電劑。


導(dǎo)電劑的含量關(guān)于提高LiFePO4磷酸鐵鋰離子電池的充放電性能也有明顯的影響。導(dǎo)電劑含量太低則難以形成有效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò),不能形成足夠的電子導(dǎo)電通道,不利于大電流充放電;含量太高則降低了活性物質(zhì)的相對含量,使電池的體積比容量降低。


在磷酸鐵鋰離子電池正極材料中采用1%CNT+3%superP+1%KS-6復(fù)合添加劑,可以發(fā)揮復(fù)合添加劑的協(xié)同用途,可以有效提高電芯的整體性能。實驗數(shù)據(jù)表明,電芯分容比容量達到146.32mAh/g,高于采用CNT+superP復(fù)合添加劑的電芯分容比容量139.06mAh/g;


前者電芯分容后內(nèi)阻平均值為1.0m,而后者是3.25m。此外,添加CNT+SP+KS-6復(fù)合添加劑電芯的自放電小,電池循環(huán)性能優(yōu)良,電池經(jīng)過2165次循環(huán),容量保持率為91.78%,電池循環(huán)壽命預(yù)計可達4000以上(80%DOD),可以滿足動力鋰電池和儲能磷酸鐵鋰離子電池的需求。


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