磷酸铁锂动力电池电解液的研究进展.
磷酸铁锂动力电池电解液改善及过程参数优化简
磷酸铁锂动力电池电解液改善及过程参数优化简磷酸铁锂动力电池是一种具有高能量密度、长寿命、低自放电率和无污染等优点的新型二次电池。
然而，电解液的质量对电池的性能和寿命有着重要的影响。
本文旨在探讨磷酸铁锂动力电池电解液的改善及过程参数优化。
一、电解液的组成及特性磷酸铁锂电池的电解液通常由磷酸盐、有机溶剂和添加剂组成。
其中，磷酸盐是电池正极和负极之间的离子传导介质，有机溶剂则是溶解磷酸盐的媒介，添加剂则是为了优化电池性能而添加的。
电解液的特性对电池的性能和寿命有着重要的影响。
其中，电解液的电导率、稳定性和耐高温性是其最为关键的特性。
电解液的电导率越高，电池的输出功率越大；电解液的稳定性越好，电池的寿命越长；电解液的耐高温性越好，电池的安全性越高。
二、电解液改善1. 磷酸盐的选择磷酸铁锂电池的电解液中常用的磷酸盐有三种，分别是锂磷酸盐、钠磷酸盐和铵磷酸盐。
其中，锂磷酸盐具有电导率高、稳定性好、溶解度大等优点，是目前最为常用的磷酸盐。
2. 有机溶剂的选择磷酸铁锂电池的电解液中常用的有机溶剂有丙二醇、乙二醇、二甘醇和碳酸酯等。
其中，碳酸酯具有稳定性好、电导率高、溶解度大等优点，是目前最为常用的有机溶剂。
3. 添加剂的选择磷酸铁锂电池的电解液中常用的添加剂有膦酸盐、氟化物、硫酸盐等。
其中，膦酸盐具有提高电池循环寿命、降低内阻、增加电解液稳定性等优点，是目前最为常用的添加剂之一。
三、过程参数优化1. 电解液配方的优化电解液配方的优化包括磷酸盐、有机溶剂和添加剂的种类和比例的选择。
通过优化电解液配方，可以提高电池的输出功率、循环寿命和安全性。
2. 电解液的制备工艺的优化电解液的制备工艺的优化包括溶解温度、搅拌速度、溶解时间等。
通过优化制备工艺，可以提高电解液的稳定性和电导率。
3. 电池的生产工艺的优化电池的生产工艺的优化包括正负极材料的制备工艺、电池组装工艺等。
通过优化生产工艺，可以提高电池的性能和寿命。
四、总结磷酸铁锂动力电池的电解液是影响电池性能和寿命的重要因素。
磷酸铁锂电池的研究现状与改进
磷酸铁锂电池的研究现状与改进磷酸铁锂电池是一种先进的电池技术，具有很高的能量密度和长寿命，因此它在插电式电动汽车和储能系统中被广泛应用。
不过，在不断追求更高的性能和安全性方面，磷酸铁锂电池研究仍在不断进行。
本文将介绍磷酸铁锂电池的研究现状和改进。
一、磷酸铁锂电池的原理和特性磷酸铁锂电池是一种锂离子电池，其正极材料采用LiFePO4磷酸铁锂，负极材料采用石墨，电解液为有机溶液。
这种电池具有以下特征：高能量密度、高安全性、长寿命、快充快放性能好以及低自放电率等。
二、磷酸铁锂电池的研究现状1.提高能量密度尽管磷酸铁锂电池已经具有很高的能量密度，但是与其他电池相比还是稍逊一筹。
因此，有一些研究着眼于提高磷酸铁锂电池的能量密度。
提高能量密度的方法包括改进正极材料结构、改善电解液、改进电极设计等。
2.改进安全性虽然磷酸铁锂电池已经被证明是一种安全的电池，但火灾和爆炸的事件仍然偶尔发生。
因此，有一些研究着眼于改进磷酸铁锂电池的安全性。
改进安全性的方法包括改进内部设计、改进电解液、改进生产工艺等。
3.提高充放电性能磷酸铁锂电池的快充快放性能已经比其他锂离子电池更好，但还有提升空间。
有一些研究着眼于提高磷酸铁锂电池的充放电性能。
提高充放电性能的方法包括改进材料设计、改进电解液、改进制造过程等。
三、磷酸铁锂电池的改进1.改进正极材料正极材料是磷酸铁锂电池的关键组成部分。
现有的正极材料可以搭配多种填充材料来改善电池性能。
例如，为磷酸铁锂正极添加碳黑、碳纳米管和碳纤维等碳填充材料可以增加导电性和电池的能量密度。
2.改进电解液电池中的电解液可以影响电池的充放电性能和安全性。
改进电解液的方法包括改进成分、改进浓度、改进添加剂等。
例如，添加一些添加剂（如酸、碱、氨）可以改善电池的充放电性能。
3.改进生产工艺生产工艺可以影响电池的品质和性能。
改进生产工艺可以提高电池质量和性能。
例如，采用更严密的生产过程、更高效的制造设备和用于检测质量的更先进的技术，都可以提高生产工艺的效率和准确性。
磷酸铁锂电解液
磷酸铁锂电解液
磷酸铁锂电解液是一种以离子（Li＋）和共价键（PO4）形成的复合溶液，具有优异
的电化学性能和热稳定性。
作为新型锂电池（LIB）中的正极材料，它已经成为众多科研
领域的热门研究话题。
磷酸铁锂电解液的特点可分为以下几个方面：
（1）电化学性能优良。
磷酸铁锂电解液的电子传导性能显著优于传统的碳墨极材料，运动学和湿度应力影响更小，温热因素尤其优良，液体内阻抗降低。
（2）反应化学机制的了解。
采用原子转移自由能法来研究Li＋的化学反应，在这种
情况下，氧化还原反应速率可以得到显著改善。
（3）电池性能优良。
磷酸铁锂电解液中的Li＋可以形成稳定的电池结构，具有优良
的电池容量、循环寿命和热容量，耐久性强，更有利于安全性要求。
（4）产品可制造性高。
磷酸铁锂不仅具有良好的封装特性，而且在制造过程中，能
够简化步骤，提高制造效率，并可在产品种类上起到一定作用。
（5）经济可行性强。
作为一种广泛使用的合成溶液，磷酸铁锂电解液的物理和化学
耐受性都很高，而且在合成过程中消耗量较少，所以具有很强的经济可行性。
总之，磷酸铁锂电解液具有良好的性能，能够有效解决当今锂电池的发展中面临的技
术和应用问题，是一种潜在的新型锂电池材料，也是非常具有潜力的新型合成溶液，将来
在多方面都能发挥重要作用。
磷酸铁锂动力电池电解液的研究进展
1.2 LiFePO4动 力电池的应用优势
充电时,Li+从[FePO4]-层迁移出来,经过电解液进入负极,Fe2+被 氧化成Fe3+,电子则经过相互接触的导电剂和集流体从外电路到 达负极,放电过程与之相反。 Fe3+/Fe2+两相转变 FePO4与LiFePO4的结构 相似，体积接近，相差 6.81%
广州天赐磷酸活性，促进 了电解液与正极材料的反应
Fe溶解，正极材料 结构遭破坏
电解液加速分解导致SEI膜的增厚
Li+迁移路径延长， 消耗电解液中锂盐 石墨层剥离，结构 坍塌
金属离子在放电过程中沉积在阳极 石墨上并插入石墨层中
LiFePO4晶格结构不完整，表面活 性物过多
易与电解液中游离 酸反应
电解液对磷酸 铁锂电池高温性能的影响
改善方法
1
优化电解液溶剂 组分，提高电解 液与LiFePO4电 极材料的相容性
2
选择合适电解液 添加剂，减少电 解液在MCMB上 的分解及SEI膜 的增厚
常用的添加剂有碳酸亚乙烯酯(VC)、亚 硫酸乙烯酯（ES)亚硫酸丙烯酯（PS)
2.2电解液对磷酸 铁锂电池低温性能的影响
大电池-20℃测试
于常温下1C放电至2V 后-20℃搁置16h测试
大电池-30℃与-40℃测试
能满足电池-20℃0.3C放电容量 保持接近70%, -20℃0.3C 50% 对于32Ah电池，B配方的低温 性能优于A配方 于常温下1C充电至3.85V 后于低温下搁置16h测试
2.3电解液对 磷酸铁锂电池倍率性能的影响
负极
人造 石墨
压实密度： 1.22g/cm3 厚度：90μm
说明
自制软包电池，标称容量：400mAh
动力电池用正极材料磷酸铁锂的研究进展
（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｈ ｓｃ ｎ ｌｃ ｍｍ ｕ ｉａｉｎ Ｅ ｇ ｎ ｅｉｇ Ｓ ｕｈＣｈｎ ｒ ｌｌ ｉ ｅｓ ｙ Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ０ ０ ， ｉａ Ｓ ｈ ｏ ｙ ｉｓａ ｄＴｅｅ ｏ ｏ Ｐ ｎｃ ｔ ｎ ｉｅ ｒｎ ， ｏ ｔ ｉａＮｏ ｌａ ｖ ｒｉ ． ａ ｇ ｈ ｕ ５ ０ ６ Ｃｈｎ ） ｏ ｘ Ｕｎ ｔ ｌ
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｅ ｅ ｒ ｈ ｐ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｌ Ｆｅ Ｏ４Ｃａｈ ｄ ａｅ ｉｌ ｆ ｒ ｌ ｈ ｕ ｉ ｎ ｂ ｔ ｒ ｓ ｒ ｘｅ ｄ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｒ ｇ ｅ ｓ ｉ ｉ Ｐ ｔ ｏ ｅ ｍ ｔ ｒ ｓ ｏ ｉ ｉ ｍ ｏ ａｔ ｙ ｗａ ｅ ｗｅ Ｔｈ ｍ ｐ ａ ｉ ａ ｘ ｒ ｓ ｅ ｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ｍ ｅｈ ｄ ｏ ａ ｔ ｅ ｉ ｅ ｅ ｈ ｓｓ ｗ ｓ ｅ ｐ ｅ ｓ ｄ ｐ ｅ ａ ａｉ ｔ ｏ ｆ ｏ ｉ ｄ ｓｒ ｌ ａ ｉｎ ｎ ｕ ｔｉ ｉ ｔｏ ｍ ａ ｋ ｔ ｎ ｌ ｓｓａ ｄ ｃ ｔ ｏ ｅ ｍ ａｅ ｉｌ ｒ ｇ ｅ ｓ ｆ ｒ ｈ ａ ｔ ｅ ｝ ａ ｓ ｈ ｅ ｕｔｓ ｇ ｅ ｔ ｄ ｔａ ｅ ｉｄ ｓｒａｉ ｅ ｃｈ ｄ ｈ ｖ ｏ ｉ ｔ ｔ ｅ ｃｉ ｎ ａ ｚ ｒ ｅ ａ ｙ ｉ ｎ ａ ｈ ｄ ｔｒａｓｐ ｏ ｒ ｓ ｏ ｅ ｐ ｓ ｗ ＇ ｒ Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｕ ｇ ｓ ｈ ｔ ｈ ｎ ｕ ｔｉｌ ｄ ｍ ｔ ｏ ａ ｅ ｓ ｌ ｓａｅ ｒａ ｔ ａ ｔ ｆ ｅ ｅ ｔ ｚ ｄ ｏ ａ ｄ ｈ ｄ ｏ ｈ ｒ ａ ｙ ｔ ｅ ｉ，ｍａ ｋ ｔ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ｓｍ ｏ ｅｔ ａ ｕ ｐ ｙ ｔ ｉ ｐ ｏ ｕ ｔ ａ ｘ ｅｌ ｎ ａ ｋ ｔ ｒ ｓ ｅ ｔ， ｉ ｈ ｒｔ ｒ ｐ ｒ ｗ ｉ ｅ ｏ ｌ ｎ ｆｔｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｎ ｙ ｒ ｔｅ ｍ ｌ ｎ ｈ ｓｓ ｓ ｒ ｅ ｑ ｉ ｒ ｅ ｎ ｒ ｈ ｎ ｓ ｐ ｌ ， ｈ ｓ ｒ ｄ ｃ ｈ ｓｅ ｃ ｌ ｔ ｉ ｅ ｍ ｒ ｅ ｏ ｐ ｃ ｓ ｈ ｇ ａｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ｐ ｙ ｌ ｂ ｃ ｎ ｅｏ ｅｏ ｅ ｅ ｒ ｈ ｌ ｈ ｆ ｌ ｓ１ ｔｅ ｆ ｔ ｒ ｉ ｄ ｎ ｈ ｕｕｅ ｅ Ｋ ｅ ｗｏ ｄｓ ｋｉ ｅ Ｏ ４ ｃ ｔ ｏ ｅｍ ａｅ ｉ ｌ ｒ ｔ ｒ ｐ ｒ ｙ ｒ ： Ｆ Ｐ ； ａｈ ｄ ｔｒａ ； ａｅｐ ｏ ｅ ｔ ｙ
磷酸铁锂电池动力技术在船舶上的应用进展
115珠江水运2024年02月学术 · 磷酸铁锂电池动力技术在船舶上的应用进展·磷酸铁锂电池动力技术在船舶上的应用进展◎ 王磊 李银武 陈秋辰 广东交通职业技术学院海事学院摘 要：锂电池动力技术是绿色新能源船舶的重要发展方向，本文介绍磷酸铁锂电池在性能参数方面的特性，分析磷酸铁锂电池的工作原理及将磷酸铁锂电池应用于纯电池动力船舶所具有的优势。
结合锂电池在船舶电力推进领域的应用与发展现状，对锂电池船舶的相关规范进行解读，分析限制锂电池船舶内河发展的因素，并提出相应的发展思路。
关键词：磷酸铁锂电池；锂电池动力船舶；内河船舶；船用电池安全航运业是国民经济的重要基础产业，其可持续发展对整个经济社会的高质量发展都具有重要意义。
随着能源与环境问题受到越来越广泛的关注，研究清洁、高效、可持续发展的船舶新能源推进技术势在必行[1]。
目前，新能源船舶的推进动力技术主要包括：1）采用LNG、LPG、甲醇等清洁燃料动力技术；2）采用燃料电池、储能单元动力技术；3）采用锂电池动力技术；4）采用太阳能、风能等清洁能源动力技术[2]。
随着锂电池技术的不断成熟，将锂电池技术运用到船舶动力系统受到了越来越多的关注，成为新能源船舶推进动力系统的重要发展方向[3]。
1.技术概况1.1不同锂电池性能比较常见锂电池的类型主要有磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂等，不同类型的锂电池参数对比如表1所示[4]。
由表1可知，相对于锰酸锂、钴酸锂、镍酸锂电池，磷酸铁锂电池在能量密度、循环次数、工作温度、安全性能、环保性等方面均具有较好的特性，在纯电池动力船舶领域具有较大的发展潜力。
同时需要另外说明的是，目前被中国船级社认可的船用能源锂电池只有磷酸铁锂电池。
1.2磷酸铁锂电池工作原理磷酸铁锂电池在充电时，正极中的锂离子Li +通过聚合物隔膜向负极迁移；在放电过程中，负极中的锂离子Li +通过隔膜向正极迁移。
在磷酸铁锂电池的充放电过程中，电池正极的离子、电子得失过程如下[5]：充电过程：LiFePO 4-x Li +-x e -→x FePO 4+(1-x )LiFePO 4 （1）放电过程：LiF ePO 4+x Li ++x e -→LiF ePO 4+(1-x )F e PO 4 （2）1.3采用磷酸铁锂电池的优势纯电池动力船舶采用磷酸铁锂电池，具有如下优势[6]：1）磷酸铁锂电池的循环寿命能够达到2000次以上，工作温度范围为-20℃～75℃，可提高纯电池动力船舶电力系统的可靠性与耐高温性。
磷酸铁锂电解液
磷酸铁锂电解液
磷酸铁锂电解液是一种梯度电解质溶液，由碳酸铁、磷酸锂、碳酸氢钠和水四种物质组成，电解质分子之间被稳定的水分子介质构成了电解质梯度系统。
磷酸铁锂电解液是电池制造过程中经常使用的高浓度电解质溶液，可以提供电池的高能量密度和高容量。
磷酸铁锂电解液的组成分子非常复杂，其中碳酸铁和磷酸锂具有很强的共价键和稳定性，可以有效降低电池的活度损失，同时由于它们具有极大的电容量，可以在电池工作中提供较大的电能。
此外，碳酸氢钠和水可以溶解和加强热效应，可以有效提高电池的热稳定性，从而提高电池的可靠性和安全性。
磷酸铁锂电解液的特点是熔点低，相对密度高，热导率低，电导率高，极化潜力低，抗高温、高速、冲击能力好。
它具有高电容量、高电能、高安全性、长寿命等特点，可满足各种电池的开发要求。
磷酸铁锂电解液可用于制造铁锂电池，因为这种电池具有绝对的优势：非常高的电能密度，可以节能、节省成本；长寿命、低成本；抗冲击能力强，可以有效缓解工厂的冲击；安全性好，避免火灾等事故的发生；热稳定性好，可以节约生产空间；高温下电池的自净能力强，可以有效防止电池的污染；导电性能好，可以改善电池的质量；传导性强，仅需要很少的控制电极来完成电池制造。
由于磷酸铁锂电解液具有上述特点，该溶液在电池制造业中得到了广泛应用。
它的应用领域不仅仅局限于电池的制造，还广泛应用于广播、电信、电力电子、医疗、航空航天等领域，可以为各行各业提
供质量上乘的铁锂电池。
磷酸铁锂电解液的研究和应用，有助于探索电池技术的未来，因此，它在于推动智能电池产业发展中具有重要作用。
今后，磷酸铁锂电池将更加广泛地应用于各行各业领域，为整个产业提供更多的创新和发展推动力。
锂离子电池正极材料磷酸铁锂：进展与挑战
述 ＬＦ Ｐ 料 在 基 础 和 应 用 研 究 方 面 的 最 新 进 展 。 ｉｅ Ｏ 材
２ 磷 酸 铁 锂 的 性 能 优 势
ＬＦ Ｐ 橄榄 石结 构 ， 于 正交 晶 系 （ ｎ ｉｅ Ｏ 为 属 Ｐ ｍｂ空 间群 ） 材 料 充 电时 发 生 氧 化 反 应 ， 离子 从 Ｆ Ｏ ， 锂 ｅ 层
ＬＦ Ｐ 的理 论 比 容 量 为 １ ０ ｉｅ Ｏ ７ ｍＡｈ ｇ 实 际 比 容 ／，
源广 泛 、 环 境 污染 等 优 点脱 颖 而 出 ， １ ９ 无 自 ９ ７年 Ｊ ｈ ｏｎ Ｂ Ｇｏ ｄ ｎ ｕ ｈ教授 ｌ 首 次发 现其 可 逆嵌 锂一 锂 特性 ． ｏ ｅｏ ｇ ＿ １ 脱
中最 主要 的就 是 倍 率 充 放 电性 能差 ， 随 充放 电 电流 即 密度 的增 加 ， 容量 快 速 衰 减 。导 致 ＬＦ Ｐ 率 性 能 ｉｅ Ｏ 倍
差 的主 要 原 因 是 Ｉ 和 电子 在其 中 的传 导 速 率 低 ， ｉ 这 与其 晶体 结 构有 关 。从 晶 体结 构 看 ， 在锂 离子 所 在 的
体 积 接近 ， ｉ ｅ Ｏ Ｌ Ｆ Ｐ 脱 锂 后 体 积 仅 减 小 ６ ８ ， 度 ．１ 密
增 大 ２ ５ 。 由于 充放 电过 程 中结 构变 化 很小 ， 免 ．９ 避 了 由于结 构变 化 过 大 甚 至 结 构 崩塌 造 成 的容 量 衰 减 。 同时 ， 嵌脱 过 程 中较 小 的体 积 变 化 还 可 以有 效 缓 解 碳
是 最具发展 潜 力 的锂 离子 动 力 与储 能 电池 正 极 材 料 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.1电解液对磷酸 铁锂电池高温性能的影响
将C-LiFePO4粉末浸泡 在1.2MLiPF6/EC:DEC(3:7) 混合物55℃保存一周
ICP检测 溶液中含535ppm Fe离子
K. Amine,Argonne National laboratory
电池负极贡献了 全电池约90%的 阻抗值
电解液对磷 酸铁锂电池高温性能的影响
电解液对磷酸 铁锂电池高温性能的影响
改善方法
1
优化电解液溶剂 组分，提高电解 液与LiFePO4电 极材料的相容性
2
选择合适电解液 添加剂，减少电 解液在MCMB上 的分解及SEI膜 的增厚
常用的添加剂有碳酸亚乙烯酯(VC)、亚 硫酸乙烯酯（ES)亚硫酸丙烯酯（PS)
2.2电解液对磷酸 铁锂电池低温性能的影响
磷酸铁锂电池低温性能测试
测试电池描述 材料 正极 磷酸 铁锂 产地 性能 极片 压实密度： 2.2g/cm3 厚度：145μm
天津斯特兰 克容量：＞130mAh/g 能源科技有 振实密度：＞0.8g/cm3 限公司 中位径：3~6μm 碳含量：＜3% 深圳贝特瑞 首次克容量：341.39mAh/g 新能源材料 振实密度：1.016g/cm3 有限公司 中位径：19.570μm
优化配方： A）EC\PC\DMC\EMC\DEC,2%VC+低温添加剂
B）EC\PC\EMC\EP\DEC, 2%VC+低温添加剂
小电池-20℃测试
于常温下1C放电至2V后-20℃搁置16h测试
小电池-30℃与-40℃测试
能满足小电池-20℃0.3C 放电容量保持接近70% 对于400mAh小电池，A配 方的低温性能优于B配方 于常温下1C充电至3.85V 后于低温下搁置16h测试
非水有机体系的电解液具有低燃点的易燃性质，它在温度升高的密闭电池体系内 极易和充放电过程中非常活泼的电极材料发生一连串自催化的放热反应，从而引 起热失控同时电解液和电极材料之间的副反应相伴有气体产生，一旦电池被冲破 而暴露于空气中时，电池内部极高的温度在空气中充足氧气的存在下立即引起有 机电解液的完全燃烧，最终导致电池的爆炸。
2.9
2.6
3.0
3.2
电解液改进磷酸铁 锂电池低温性能的解决方案
A
使用低温下热导性能较好的电解液溶剂体系，
提高电池在低温下充放电时的本体温度
如选用溶剂体系DMC+DEC等
B
使用熔点与黏度较低的有机溶剂，拓宽电解 液的液态温度范围
如选用羧酸酯溶剂丙酸乙酯、丁酸甲酯等
电解液改进磷酸铁 锂电池低温性能的解决方案
1.2 LiFePO4动 力电池的应用优势
充电时,Li+从[FePO4]-层迁移出来,经过电解液进入负极,Fe2+被 氧化成Fe3+,电子则经过相互接触的导电剂和集流体从外电路到 达负极,放电过程与之相反。 Fe3+/Fe2+两相转变 FePO4与LiFePO4的结构 相似，体积接近，相差 6.81%
1.1 LiFePO4材料的结构
在LiFePO4中，氧原子以稍微扭曲的 六方紧密堆积方式排列。Fe与Li分别 位于氧原子八面体中心位置，形成了 FeO6和LiO6八面体。P占据了氧原子 四面体4c位置，形成了PO4四面体.
LiFePO4晶体结构 在FeO6层之间，相邻的LiO6八面体通过b方向上的两个氧原子连接，形成 了与c轴平行的Li的连续直线链，这使得Li可能形成二维扩散运动. PO4四面体位于FeO6层之间，这在一定程度上阻碍了Li+的扩散运动；相邻 的FeO6八面体通过共顶点连接,共顶点的八面体具有相对较低的电子传导率
高温提高了LiFePO4化学活性，促进 了电解液与正极材料的反应
Fe溶解，正极材料 结构遭破坏
电解液加速分解导致SEI膜的增厚
Li+迁移路径延长， 消耗电解液中锂盐 石墨层剥离，结构 坍塌
金属离子在放电过程中沉积在阳极 石墨上并插入石墨层中
LiFePO4晶格结构不完整，表面活 性物过多
易与电解液中游离 酸反应
20C放电
15C放电
EC含量过高不利于磷酸铁锂电池的倍率放电 电解液中加入溶剂DMC能提高磷酸铁锂电池的大倍率放电性能
2.4电解液对 磷酸铁锂电池安全性能的影响
热方面：过热 热失控 电方面：过充 机械方面：挤压、内部或外部短路
由于电解液和电极材料之间的热反应 而引发锂电池最终毁灭性的事故
1.研制阻燃体系电解液 2.在电解液中添加过充添加剂
提高磷酸铁锂 电池倍率性能
提高电解液中 锂离子迁移速率
提高电解液 电子电导率
降低电 解液黏度
提高溶剂中 锂盐的离子溶剂化
添加表面活性剂
选用高介电常数溶剂
选用低黏度溶剂
硼基化合物 氮杂醚 冠醚
使用合适的添加剂
溶剂EC对磷酸 铁锂电池倍率性能的影响
EC：介电常数89.6c/v.m，黏度0.1825mPa· s
广州天赐磷酸铁锂动力电池电解液研发项目组
负极
人造 石墨
压实密度： 1.22g/cm3 厚度：90μm
说明
自制软包电池，标称容量：400mAh
方形电池：客户电池，铝壳，标称容量：32Ah
磷酸铁锂电池低温性能测试
400mAh电池测试，低温下放电容量保持率为：2)>1)>3)>4) 32Ah电池测试，低温下放电容量保持率为：4) > 3) >1) > 2） -20℃下电解液电导率 ms/cm 1) 2) 3) 4)
磷酸铁锂动力电池电解液研究
广州天赐 磷酸铁锂动力电池电解液研发项目组 王姣丽
2011年4月
目录
1. LiFePO4动力电池的特点
1.1 LiFePO4材料的结构
1.2 LiFePO4动力电池的应用优势
2.电解液与LiFePO4动力电池
2.1电解液对磷酸铁锂电池高温性能的影响
2.2电解液对磷酸铁锂电池低温性能的影响 2.3电解液对磷酸铁锂电池倍率性能的影响 2.4电解液对磷酸铁锂电池安全性能的影响
大电池-20℃测试
于常温下1C放电至2V 后-20℃搁置16h测试
大电池-30℃与-40℃测试
能满足电池-20℃0.3C放电容量 保持接近70%, -20℃0.3C 50% 对于32Ah电池，B配方的低温 性能优于A配方 于常温下1C充电至3.85V 后于低温性能的影响
SEI膜的传导性质
低温性能 影响因素
电解液电导率 降低，锂盐从 溶剂中析出
25℃ SEI膜阻抗： 0.57~0.88Ω/g 电解液阻抗： 0.48~0.53Ω/g
-30℃ SEI膜阻抗： 17.2~21.3Ω/g 电解液阻抗： 5.4~5.5Ω/g
锂在石墨中 的扩散动力学
用电化学阻抗方法测量放电态的 天然石墨/Li半电池的阻抗参数，当 温度降至-20 ℃，电荷转移阻抗成 为控制因素
1.平稳的充放电电压平台（3.4v） 2.循环性能良好 3. 安全性好
磷酸铁锂电池成为HEV、EV 及其它储能设备的首选电源
2电解液与LiFePO4动力电池
电解液功能
与正极兼容
传输锂离子 传导电流
与隔膜兼容
与负极兼容
把电池连接成 一个有机整体
选择合适电解质是获得高能量密度、长循环 寿命和安全性良好的锂离子二次电池的关键
锂在LiFePO4中的 扩散动力学
细化电极活性材料颗粒尺寸 增强颗粒间接触 使电极活性材料具有合适孔隙率
电解液对磷酸 铁锂电池低温性能的影响
电解液的解决方法
使用低 黏度溶剂
使用低 熔点溶剂
提高电解 液电导率
提高电解 液中锂盐 的离子化
磷酸铁锂电池低温性能测试
设计配方
1) EC:EMC:DEC=3:5:3.2%VC,Li:1.1M 2) EC:EMC:DEC=4:3:3,2%VC,Li:1.1M 3) EC:EMC:EP=3:5:2, 2%VC,Li:1.1M 4) EC:EMC:EP=2:5:3, 2%VC,Li:1.1M