萬(wàn)鵬時(shí)代推出低溫倍率型新品！磷酸鐵鋰改性策略有哪些？

據(jù)“宜賓融媒”消息，宜賓萬(wàn)鵬時(shí)代科技有限公司正試生產(chǎn)一款WF05低溫倍率型正極材料產(chǎn)品，它能夠在零下20度的低溫下，實(shí)現(xiàn)容量保持率達(dá)75%以上，而常規(guī)的鐵鋰電芯在這一溫度下只有35%至45%左右，低溫下容量保持率越高，表明電池的穩(wěn)定性越好。據(jù)了解，WF05低溫倍率型產(chǎn)品目前經(jīng)過(guò)試生產(chǎn)，已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)品評(píng)測(cè)階段，計(jì)劃在2024世界動(dòng)力電池大會(huì)期間實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

圖源：宜賓融媒

據(jù)悉，宜賓萬(wàn)鵬時(shí)代科技有限公司是動(dòng)力電池全產(chǎn)業(yè)鏈上游的一家企業(yè)，專(zhuān)業(yè)從事磷酸鐵鋰正極材料研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售與服務(wù)。通過(guò)將磷酸鐵、碳酸鋰、葡萄糖等組成的原材料，經(jīng)過(guò)砂磨、噴霧、燒結(jié)、氣碎等工序，產(chǎn)出磷酸鐵鋰正極材料。

根據(jù)最新數(shù)據(jù)，2024年上半年磷酸鐵鋰電池的產(chǎn)量達(dá)到了302GWh，同比增長(zhǎng)超過(guò)60%。其中6月份磷酸鐵鋰鐵鋰電池產(chǎn)量達(dá)63.8GWh，這一數(shù)據(jù)不僅遠(yuǎn)超去年同期水平，也創(chuàng)下磷酸鐵鋰電池產(chǎn)量新高。

磷酸鐵鋰改性策略

磷酸鐵鋰（LiFePO₄）作為鋰離子電池的關(guān)鍵正極材料，雖然具有理論比容量較高、工作電壓穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、循環(huán)性好、原料成本低和環(huán)境友好等諸多優(yōu)點(diǎn)，但其離子擴(kuò)散速率低和導(dǎo)電性能差的問(wèn)題一直是制約其倍率性能和低溫性能提升的關(guān)鍵因素。為了克服這些挑戰(zhàn)，科研工作者們提出了多種表面改性策略，主要包括以下幾個(gè)方面：

表面包覆技術(shù)：用導(dǎo)電物質(zhì)包覆LiFePO₄材料是提高其倍率和低溫性能的重要措施，可以有效填補(bǔ)材料在生長(zhǎng)過(guò)程中形成的裂紋和缺陷，降低離子的擴(kuò)散阻力，從而提高其倍率性能和循環(huán)壽命。常見(jiàn)的包覆材料包括碳材料（如石墨烯、無(wú)定形碳等）、金屬或金屬氧化物（如CeO₂、V₂O₃等）以及離子導(dǎo)電材料。

正極補(bǔ)鋰技術(shù)：在磷酸鐵鋰正極材料中添加補(bǔ)鋰材料，電池在充電過(guò)程中補(bǔ)鋰材料發(fā)生分解釋放過(guò)量鋰，補(bǔ)償負(fù)極生成SEI膜造成的不可逆鋰損失。補(bǔ)鋰材料通常具有補(bǔ)鋰能力強(qiáng)、易于合成、穩(wěn)定性強(qiáng)和成本低廉等特點(diǎn)，常見(jiàn)的磷酸鐵鋰正極補(bǔ)鋰材料有Li₂O、LiF、Li₃N和Li₂S等。

離子摻雜改性：通過(guò)在磷酸鐵鋰晶格中摻雜某些導(dǎo)電性好的金屬離子（如Co、Mn等），可以降低Li⁺沿一維路徑擴(kuò)散的阻力，改善材料的循環(huán)性能和倍率性能。離子摻雜可分為L(zhǎng)i位摻雜、Fe位摻雜、O位摻雜及Li、Fe位共摻雜等多種形式，根據(jù)摻雜離子的種類(lèi)和數(shù)量，又可分為單離子摻雜、雙離子摻雜和多離子摻雜。

納米化技術(shù)：制備納米級(jí)別的磷酸鐵鋰有助于縮短鋰離子擴(kuò)散路徑，改善材料在大電流下的放電性能。然而，納米化也會(huì)帶來(lái)一些缺點(diǎn)，如降低材料的振實(shí)密度和增加團(tuán)聚的可能性。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要權(quán)衡利弊，尋找最佳的納米尺寸和形貌。

不過(guò)，很多情況下，單一改性方式并不能很好地實(shí)現(xiàn)LiFePO₄整體性能的提升。許多研究是將幾種改性策略的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，制備出電化學(xué)性能更為優(yōu)異的正極材料。

磷酸鐵鋰在商業(yè)領(lǐng)域有著很廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景，相信未來(lái)經(jīng)過(guò)科研者們的共同努力，LiFePO₄正極材料的進(jìn)一步性能提升能夠最大化地滿足人們生產(chǎn)生活的需求。

參考來(lái)源：宜賓融媒、馮曉晗等《磷酸鐵鋰正極材料改性研究進(jìn)展》

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