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磷酸铁锂(LFP)电池在常温环境中具有优异的电化学性能。常温环境中,电流密度为0.5C 时,Ti4+ 掺杂的LiFePO4正极材料与碳包覆的LiFePO4首次放电比容量分别可达150和160.2mAh/g,并且循环过程中放电比容量保持稳定。放电电流密度为2C,温度为25℃时,碳包覆的LiFePO4放电比容量约为150mAh/g。
随着温度降低,LiFePO4电池电化学性能急剧降低,-40℃时放电比容量仅为32mAh/g,无法满足LiFePO4电池在低温环境中的使用需求,导致LiFePO4电池在低温环境中的应用和推广受到较大限制。
磷酸铁锂低温性能影响因素
低温下,Li+在电极/电解液界面、电解液、SEI膜、正极、负极上的传导性下降。低温下的充放电过程中,Li+在电极/电解液界面的转移(电荷传递阻抗增加)是慢速率电化学反应限制步骤。
磷酸铁锂电池在低温下的阻抗
低温条件下,由于电池阻抗增大,极化增强,电池的电压降低、放电容量下降。低温环境下,LiFePO4电池电化学性能与正极材料、负极材料、电解液及粘结剂等原材料的特性有直接关系。提升LiFePO4电池的低温性能,需要优选材料体系和设计优化。
低温型磷酸铁锂电池的技术路线
1.优选纳米级LFP铁锂材料&制浆工艺优化
H R Yao, Y X Yin, Y G Guo. Size effects in lithium ion batteries, Chin. Phys. B Vol. 25, No. 1 () 018203.
2. 优选低温型石墨材料
负极材料直接影响电池的放电能力,尤其在低温下影响更为明显,需要使用小粒径、颗粒均匀的人造石墨材料。
不同负极材料的电性能对比
3. 低温电解液
低温下电解液的黏度增大,SEI膜增厚,电解液易结晶,离子阻抗增加、浓差极化增大、离子迁移速率降低。
溶剂:低粘度线性EA
成膜添加剂:DTD、FEC、PS
锂盐:LiPF6&LiTFSI、LiPF6&LiODFB双锂盐体系
参考文献:
LiFePO4动力电池低温性能影响因素的研究.电源技术,(10)
资料分享:
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