磷酸铁锂性能衰减与恢复研究

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磷酸铁锂由于其比能量高、工作电压高、安全性能好、环境友好、成本低等优点仍然是目前研究的重点之一,在市场上也占有一定的比例。随着磷酸铁锂生产技术的日趋成熟和产量的增加,储存问题也更加值得关注与研究,众所周知,磷酸铁锂因其本证电导率低制约了它的广泛使用,对其改性的方法多种多样,同时也决定着影响磷酸铁锂性能的因素也是种类不一的,在以上角度分析的基础上本文主要研究受潮与气流粉碎对磷酸铁锂性能的影响。探索受潮处理对磷酸铁锂及其前驱体的影响,把LFP、喷雾粉料置于自制恒湿环境中,称取受潮LFP粉料制作扣电比较受潮前后电化学性能差异以及随着受潮时间的延长对磷酸铁锂性能的影响;称取适量受潮喷雾粉料在720℃管式炉中烧结后制作扣电恒流充放电测试其电性能,采用热稳定性分析(TG-DSC)和结构与形貌分析(XRD、SEM)等手段研究其性能衰减与恢复机理,并最终得到性能恢复的最佳方法。探索了气流粉碎对磷酸铁锂结构以及性能的影响,本文使用蔗糖对粉碎后磷酸铁锂进行再次碳包覆,采用TG-DSC确定碳包覆的烧结温度,XRD、SEM、拉曼光谱进行成分、结构与形貌的分析,并阐述磷酸铁锂性能衰减及恢复机理。研究表明:受潮后的磷酸铁锂电性能明显下降,随着受潮时间的延长衰减更加严重,但经过合适的热处理之后,其性能得到了较大程度的恢复,添加微量蔗糖并于550℃下保温10h后磷酸铁锂的循环性能和比容量都得到了95%以上的恢复。受潮喷雾粉料烧结而成的LFP放电比容量明显低于未受潮的放电比容量;而短期受潮对喷雾粉料影响较小,但是随着时间的延长,其性能呈下降趋势;对受潮粉料在不同温度下进行处理,结果显示将受潮喷雾粉料200℃保温2小时后725℃烧结后产品的性能较大程度上得到了恢复,尤其是高倍率性能。SEM形貌分析和含碳量测试结果印证了气流粉碎对磷酸铁锂复合材料碳包覆层具有一定的破坏,导致磷酸铁锂比容量和循环性能的下降,通过对粉碎磷酸铁锂颗粒表层进行一定量的蔗糖包覆并在720℃条件下烧结,实验结果显示磷酸铁锂0.2C放电比容量接近150mAh/g。
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