磷酸铁锂掺杂纳米二氧化钛的优点
当今时代,为缓解全球能源危机、环境危机以及摆脱金融危机,欧美发达国家、日本以及中国都将技术创新的焦点集中于新能源产业。在寻找新能源的过程中,锂离子电池作为新一代的清洁环保能源越来越受到重视。
对于锂离子电池来说,正负极材料是决定其电化学性能、安全性能以及价格成本的关键因素。杭州万景纳米二氧化钛(VK-T30D,85351209,15867120050)是一种很优异的锂电池原材料,因为其具有嵌锂容量大,毒性小且能耗低,稳定性好、比容量大、循环稳定性好,没副反应,高环保等特性。因而被广泛应用于磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂等正负极材料中。
作为橄榄石结构的磷酸铁锂,具有比容量高(170 (mA?h)/g)、循环性能好、价格低廉、环境友好等优点,成为最有发展前景的锂离子电池正极材料之一。然而一种材料是否具有应用发展潜力,除了关注其优点外,更为关键的是该材料是否具有根本性的缺陷或有没有改善的方法:
1. 导电性差:掺杂纳米二氧化钛(VK-T30D)后,膜阻抗和电荷传递阻抗都比未掺杂的LiFePO4要小很多,可以减少LiFePO4 在充放电循环过程中的电化学阻抗, 有利于提高材料的电化学性能。
2. 振实密度低,低温性能差:将其表面包覆纳米二氧化钛(VK-T30D),使LiFePO4的低温性能有所提升。
3. 在磷酸铁锂制备时的烧结过程中,氧化铁在高温还原性气氛下存在被还原成单质铁的可能性:在LiFePO4里掺杂纳米二氧化钛(VK-T30D)之后,在充放电过程中LiFePO4与纳米二氧化钛接触的界面结构将会发生重排,从而减少氧缺陷的形成,相应的提高材料的结构稳定性。
4. 锂离子扩散速度慢:纯LiFePO4正极材料的室温电导率低、Li+扩散系数小, 难以实用化。掺杂或包覆纳米二氧化钛(VK-T30D),减小颗粒,改变形貌,可较大程度地缩短Li+的扩散路径,提高Li+ 的扩散速度。