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　　磷酸鐵鋰電池材料的高功率輸出特性

　　近年來(lái)，LiFeP04由于具有低成本、高比容量、安全性好以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而成為動(dòng)力鋰離子電池中最有前途的正極材料之一。但該材料的不足之處是導(dǎo)電性能差，大電流充放電時(shí)其容量衰減很快，不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。通常采用包覆或金屬離子摻雜的方法改善其導(dǎo)電性。例如，1999年Ravet用碳原料合成，2002年Scrosati用金屬涂層，2003年Chiang運(yùn)用Nb、Ti摻雜對(duì)其進(jìn)行改性。S.Y.Chung和Y.M.Chiang等發(fā)現(xiàn)，未摻雜的LiFeP04活化能接近500meV，而摻雜的LiFeP04的活化能只有60～80meV。應(yīng)用第一性原理計(jì)算的結(jié)果表明，LiFeP04是一種半導(dǎo)體，導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的能級(jí)寬度約為0.3eV。據(jù)此，Chiang等提出了一種兩相模型的觀點(diǎn)：在電池的充放電過(guò)程中，F(xiàn)e3+/Fe2+的比例會(huì)發(fā)生變化，從而LiFeP04晶體也在P型與n型間發(fā)生變化。在充電過(guò)程中，Li+缺陷的存在會(huì)使Fe3+的含量增加，即P型的成分增加;放電時(shí)則恰好相反，即P型轉(zhuǎn)變成n型。單獨(dú)的Fe2+和Fe3+的導(dǎo)電性都比較差，摻雜后形成的Fe3+/Fe2+混合價(jià)態(tài)，可以有效地增強(qiáng)LiFeP04的導(dǎo)電性。按照以上方法摻雜后的LiFeP04具有優(yōu)良的充放電性能，特別是大電流性能，即使在21.5C(3225mA·g-1，比容量以150mAh·g-1計(jì))的電流下放電，仍可得到60mAh·g-1的比容量。照此比例，采用以摻雜后的LiFeP04作為正極的鋰離子電池完全可以滿足電動(dòng)汽車的動(dòng)力要求，甚至可以裝配出比功率為4000～10000W·kg比容量為5～10Wh·kg-1的超級(jí)電容器，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般鋰離子電池的范圍。