第12卷第7期2023年7月Vol.12No.7Jul.2023储能科学与技术EnergyStorageScienceandTechnology高能量密度磷酸铁锂正极设计李淼1，于永利1，吴剑扬2，雷敏1，周恒辉2（1北京泰丰先行新能源科技有限公司，北京102200；2北京大学，北京100871）摘要：磷酸铁锂(LiFePO4)是锂离子动力和储能电池中应用最广泛的正极材料，为了满足市场对锂离子电池更高能量密度的要求，必须开发具有更高能量密度的LiFePO4材料。根据能量密度的定义，本文从LiFePO4的电压平台、粉体压实密度和质量比容量三个方面展开论述，通过电化学和材料学方面的机理分析，指出提高粉体压实密度和质量比容量是具有潜力的改进方向。结合研发经验、市场调研和国内外的研究成果，在提高材料粉体压实密度方面，本文总结了原料种类选择、烧结制度改善、大小颗粒级配这三类最有效的方法，具体介绍了制备LiFePO4的磷酸铁路线，烧结制度伴随的杂质问题，以及大小颗粒级配的流程差异；在提高质量比容量方面，从LiFePO4的本征特性出发，介绍了纳米化、碳包覆、元素掺杂、缺陷控制以及晶体择优取向五种策略，指出纳米化、碳包覆、元素掺杂是目前最有效的提高质量比容量的改性方法。上述方法都已经应用于市场上的LiFePO4产品之中，其提高能量密度的有效性得到了国内多家电池厂的认证。目前LiFePO4正极材料的能量密度还未被完全开发，仍需要继续开展材料改性的研究和生产工艺的优化。关键词：磷酸铁锂；高能量密度；粉体压实密度；容量；改性方法doi：10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0248中图分类号：TM911文献标志码：A文章编号：2095-4239（2023）07-2045-14Designofhigh-energy-densityLiFePO4cathodematerialsLIMiao1,YUYongli1,WUJianyang2,LEIMin1,ZHOUHenghui2(1BeijingTaifengPuleadNewEnergyResourcesTechnologyCo.,Ltd.,Beijing102200,China;2PekingUniversity,Beijing100871,China)Abstract:Lithiumironphosphate(LiFePO4)isoneofthemostwidelyusedcathodematerialsinlithium-ion-basedelectricvehiclesandenergystoragebatteries.Tomeetthemarketdemandforhigh-energy-densitylithium-ionbatteries,high-energy-densityLiFePO4productsmustbedeveloped.Accordingtothedefinition,energydensitydependsonthefollowingthreeaspects:thevoltageplateau,powdercompacteddensity,andmassspecificcapacity.Basedonelectrochemistryandmaterialsscience,increasingthepowdercompacteddensityandmas...
