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收稿日期：２００９－０７－２２

作者简介：杨凯（１９８２—），男，天津市人，助理工程师，主要研究

方向为锂离子电池。

Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＹＡＮＧＫａｉ（１９８２—），ｍａｌｅ，ａｓｓｉｓｔａｎｔｅｎｇｉｎｅｅｒ．

磷酸铁锂材料在动力锂离子电池中的应用

杨

凯，刘兴江

(

天津电源研究所物理与化学电源重点实验室，天津 300381)

摘要：锂离子电池因其有较高的电压和能量密度，被广泛应用于ＨＥＶ、ＰＨＥＶ和电动工具领域。使用经过碳包覆方法处
理的磷酸铁锂（ＬｉＦｅＰＯ

４

）材料来制备软包装电池，其高倍率放电性能、高低温性能和循环性能测试结果表明，该材料完

全可以满足动力电池的需要并得到广泛的应用。
关键词：磷酸铁锂；动力电池；锂离子电池
中图分类号：ＴＭ９１２．９

文献标识码：Ａ

文章编号：１００２－０８７Ｘ（２００９）１０－０８７６－０３

Investigation of LiFePO

cathode material for power lithium-ion

batteries

YANG Kai

，LIU Xing-jiang

(Tianjin Institute of Power Source, Tianjin 300381,China)

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ（ＬＩＢ）ｉｓａｐｒｏｍｉｓｉｎｇｃａｎｄｉｄａｔｅａｓｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅａｎｄｐｏｗｅｒｏｕｔｐｕｔｉｎＨＥＶ，ＰＨＥＶａｎｄ
ｐｏｗｅｒｔｏｏｌｓ，ｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅａｎｄｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙ．ＴｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｏｆＬｉＦｅＰＯ

４

ｃａｎｂｅ

ｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃａｒｂｏｎｃｏａｔｉｎｇ．ＴｈｅｂａｔｔｅｒｉｅｓｗｉｔｈＬｉＦｅＰＯ

４

ｃａｔｈｏｄｅｈａｖｅｂｅｅｎｐｒｅｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ

ｓｈｏｗｔｈａｔｒａｔｅａｂｉｌｉｔｙ，ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇａｂｉｌｉｔｙａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｃｙｃｌｅａｂｉｌｉｔｙａｒｅｇｏｏｄｅｎｏｕｇｈｔｏｍｅｅｔｔｈｅ
ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｐｏｗｅｒｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬｉＦｅＰＯ

４

；ｐｏｗｅｒｌｉｔｈｉｕｍ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ；ｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒｙ

近年来，为应对汽车工业迅猛发展带来的诸如环境污染、

石油资源急剧消耗等负面影响

[1]

，各国都在积极开展采用清

洁能源的电动汽车 EV 以及混合动力电动车 HEV 的研究，并
将其作为今后汽车工业发展的必然方向

[2]

。

锂离子电池作为

未来电动汽车最主要的候选动力电源，具有成本低廉、性能优
异的特点，成为研究的主要目标

[3]

。

具有橄榄石结构的磷酸铁锂是一种应用前景十分广阔的

锂离子蓄电池正极材料。 LiFePO

的理论比容量为 170

mAh/g

，相对于锂金属负极的稳定放电平台为 3.4～3.5 V，且

具有原料资源丰富、价格便宜、无毒、环境友好、安全性高等优
点

[4]

。

但是磷酸铁锂材料本身的离子电导率和电子电导率并

不高，这就使得其在动力锂离子电池领域的发展受到了阻力。

我们使用经过碳包覆处理之后的磷酸铁锂材料作为电池

正极，组装 2 Ah 的功率型软包装电池，并对其进行电性能的
测试。

１实验

１．１电池制备

本实验的测试电池为软包装电池，容量 2 Ah。正极材料为

C-LiFePO

；负极材料为 MCMB；隔膜为 Cellguard 复合膜；电

解液为 1 mol/L LiPF

的 EC/DEC/DMC(体积比为 1∶1∶1)的

混合液。

１．２性能测试方法

１．２．１倍率放电性能

本实验做了 1 C 至 50 C 的倍率放电实验。其中充电电流

为 1 C，充放电电压范围为 2.5～3.6 V。

１．２．２高低温性能

在常温条件下，经 1 C 充电的电池，在测试温度下放置 6

后，进行 1 C 放电，放电截止电压为 2.5 V。为了进一步了解

磷酸铁锂电池在不同温度下的放电过程，本实验还在不同的
实验温度下进行了交流阻抗测试。

１．２．３循环性能

本实验做了两个不同倍率下的循环实验，即 3 C 循环和 5

循环。充电条件均为 1 C 充电，充放电电压范围为 2.5～3.6

V。

２结果与讨论

２．１倍率放电性能

从图 1 中可以看到，这种电池具有良好的高倍率放电性

能。相对于 1 C 放电容量，其 20 C 放电容量可达 85%；50 C
放电容量也可以达到 15%。这说明，虽然磷酸铁锂材料本身
的离子电导率和电子电导率并不高，但是经过碳包覆处理之
后，其电导率明显提高，可以满足高功率电池的要求。

另外，由于是动力用电池，所以电极均采用了薄电极结

研究与设计

２００９．１０Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．１０