铁磁性杂质对LiFePO4锂离子电池性能的影响

陈 霞，刘兴亮，钟明明，杨茂萍

(合肥国轩高科动力能源有限公司，安徽 合肥 230011 )

磷酸铁锂(LiFePO4)用作锂离子电池正极材料，存在批次之间不稳定、杂质含量不易控制的问题，容易导致电池容量出现衰减，特别是在长期储存时，自放电现象较严重[1-2]。段松华等[3]发现，在常温搁置时，荷电状态(SOC)为0的单体LiFePO4正极锂离子电池第7 d的开路电压低于第2 d时，月自放电率大于3%。据此确定自放电筛选工艺，从而对单体电池进行自放电监控、筛选，但未对引起自放电的机理进行探究。D.Y.W.Yu等[4-5]发现，LiFePO4的合成过程会伴随产生部分Fe2O3、FeP、Fe2P、Fe2P2O7及单质铁等磁性杂质。对此，杨续来等[6]就磁性杂质对电池自放电的影响进行分析，发现在328 K下储存后，LiFePO4中磁性杂质摩尔分数为1.63%时，制成电池的自放电率约为摩尔分数为0.04%时的5.6倍，即LiFePO4中磁性杂质的含量与电池自放电率成正比。K.Shen等[7-8]认为，当负极处的单质铁积累到一定程度后，沉积铁坚硬的棱角会刺穿隔膜，发生微短路，进一步导致自放电。磁性物质会导致低电压风险，自放电不均匀会导致电池过充或过放，有安全风险。相关研究仅停留于磁性杂质对于自放电的影响，未系统研究对LiFePO4电池相关性能的影响。

本文作者通过定量分析，确定LiFePO4中主要磁性杂质含量及种类，在合浆工序中添加不同含量的铁粉，对所得电池进行充放电测试，找出铁粉添加量与电池性能的关系，以期对LiFePO4电池性能的提升及批次稳定性提供理论依据。

1 实验

1.1 材料分析

将待测LiFePO4(合肥产，电池级)试样由进样器引入雾化器，并由载气氩气带入焰矩，用iCAP-7400型电感耦合等离子体光谱(ICP)仪(美国产)定量确定磁性杂质(Fe、Cr和Ni)的含量。……