聚阴离子正极材料LiFePO4存在问题及改性

    《锂电世界》聚阴离子正极材料LiFePO4虽然具有结构稳定，循环和耐过充／放性能好，安全，无污染且价格便宜等优点，但是LiFePO4也有其自身的缺点。电子电导比较低，导致其循环性能以及高倍率充放电性能不是很好；真实密度比较低，从而影响了材料的体积比能量。( LiFePO。：3.6g' cm-3；LiMn20。：4.2g. cm-3;LiNi02: 4.8g. cm-3; LiC002: 5.lg' cm-3)。

    由于LiFePO4电子电导低，电荷传递成为二次锂离子电池脱／嵌锂过程中的动力学控制步骤，所以通过掺杂等手段改变导电机制，降低电荷传递活化能，将有可能提高材料大电流亢放电能力。Chung等‘8s1采用Nb、Ti、Zr等金属离子体掺杂Li．_xMxFeP04，使LiFePO4的电导率提高了近8个数量级，达到10-2S．Cm-l。他们认为LiFePO4在被掺杂之前为n型本征半导体。因为未掺杂LiFePO4的电子迁移率占优势；而LiFePO4掺杂高价金属离子后成为具有高电导率的p型杂质半导体。因为材料掺杂高价金属离子后晶格内部的阳离子空位大量增加，使得材料的空位迁移率大大超过电子迁移率。Shi等认为除了掺杂提高了材料的空位浓度从而导致材料电导率大大增加外，还可能存在另外一种电子跳跃传导机理。他们通过第一原理计算得知掺杂的Cr针以及相邻的铁离子和氧离子局部态密度都在费米能级附近。以上离子加上邻近的锂位空位组成了一个跨越21个晶格位置的导电团簇，使得电子在导电团簇里面的。陕速传导成为可能。聚阴离子正极材料。

    在LiFePO4颗粒外包覆碳也可以有效改进其导电性。在煅烧前驱体中加入碳添加剂来改善LiFePO4的电子导电性能，并获得了较好的试验结果。碳的加入起到三个重要作用：还原作用，能够防止亚铁离子的氧化，减少Fe的三价相；抑制内部颗粒接触，防止不正常晶粒长犬；提高电子电导。除此合成纳米颗粒用LiFePO4也能很好改进LiFePO4的倍率性能。