高性能磷酸铁锂电池补锂技术及机制

本工作采用正极磷酸铁锂(LiFePO_(4),LFP)搭配高容量石墨掺硅负极体系,以商业化富锂镍酸锂(Li_(2)NiO_(2),LNO)作为正极补锂添加剂,探究补锂技术对磷酸铁锂电池性能的影响及作用机制。通过对LNO的电化学性能、脱锂前后的结构组成与微观形貌变化进行测试与分析,发现LNO的不可逆容量可达212.1 mAh/g,而且脱锂后的LNO主要以仍具活性的Li_(0.63)Ni_(1.02)O_(2)形式存在。然后,将一定量的LNO添加至LFP正极浆料中制作成32 Ah软包电池,并进行容量、倍率、电化学阻抗和循环寿命等性能的测试与研究。结果表明:与基准组相比,添加质量分数3%的LNO补锂剂可以显著提升磷酸铁锂电池的性能,补锂组的能量密度和循环寿命分别提高4.9%和50%。此外,结合三电极测试方法,阐明了补锂技术对循环性能提升的作用机制。添加过量的正极补锂剂可促使部分活性锂预存于负极侧,在循环过程中进行缓慢释放,确保长期稳定的锂损失补偿,从而改善锂离子电池的循环寿命。该研究有助于推动正极补锂技术在储能电池中的应用,不仅为高性能磷酸铁锂电池的设计与开发提供理论和实验依据,也为硅基负极材料的商业化应用奠定基础。