汽车冷凝器作用 磷酸铁锂快充技术在新能源客车上的应用

新能源汽车领域使用的常规锂离子电池，充电方式是小电流恒流充电，一般充电时间为5-8小时，甚至更长。基于磷酸铁锂快充技术的快充电池，充电时间短、安全啦字以及寿命长，为新能源客车的便利使用提供新的解决方案。

锂离子电池依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，充电过程中Ｌｉ＋从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。在快充时，负极会极化过大，过电位高出属；比钛酸锂电池电压平台高， 能量密度高 ， 电池一致性更好，且无胀气风险，而钛酸锂材料与电解液易发生相互作用，在充放循环过程中产生气 体析出，发生胀气，导致电芯鼓包，电性能也会大幅下降，加重电芯一致性差异。

采用磷酸铁锂快充技术的锂离子电池特点包括充电时间短，4Ｃ以上的充电能力， 约15分钟就能使电池电量从零达到90%以上。

2.磷酸铁锂快充技术的技术要素

2.1纳米磷酸铁锂正极

新能源客车中，多采用磷酸铁锂材料作为正极 。磷酸铁锂正极材料环保无污染，原料廉价，资源极大丰富； 结构稳定，安全性能极佳（０与Ｐ以 强共价键牢固结合，使材料很难析氧分解）； 高温性能和热稳定性明显优于已知的其它正极材料；循环性能好；充电时体积缩小，与碳负极材料配合时的体积效应好，且与大多数电解液系统兼容性好。未经修饰的磷酸铁锂材料其离子电导和电子电导率低，经过充分纳米化处理，锂离子颗粒粒径小，减少锂离子在晶粒中的扩散距离，并通过混合掺杂改善锂离子的扩散通道，大幅提高锂离子扩散速度。碳包覆则是决定磷酸铁锂电子电导率的关键因素，通过在前驱体添加有机碳源的办法改善材料的导电性， 选择特殊的包覆方式，例如气相沉积法，获得薄而致密的导电碳层，所得的磷酸铁锂材料粉末电导率较高，电化学性能优秀。磷酸铁锂材料修饰改性之前，材料本征电导率只有10＿6Ｓ／ｃｍ，经过纳米化和特殊碳层包覆处理（图2），电导率可达10＿2￣ 10＿13／（ 1111，电导率提高了7个数量级，导电性能优于三元材料，成为实现快充 功能的关键技术要素 。

磷酸铁锂材料结构的动力学和热力学稳定性很高，所以具有优异的循环稳定性。汽车冷凝器作用单体电池电压越高，正极氧化性越强，与电解液的反应越剧烈， 电芯失效越快。采用磷酸铁锂快充技术，属于3.65Ｖ的相对低电压体系，正极氧化性弱，副反应少而且速度慢，可高倍率（4Ｃ及以上，90％ＳＯＣ）充放电循环10000次以上（图3）。破坏性实验表明， 采用磷酸铁锂快充技术的锂离子电池安全性能很高，经穿钉、加热、短路和过充等滥用实验检测均符合安全标准。

2.2高动力学负极

电池充、放电时，锂离子在负极中嵌人与脱出，普通石墨类负极材料的层状结构端面较小，在大电流快速充电时难以实现锂离子快速嵌入，锂在石墨表面易沉积导致析锂。随着循环次数的增加，结构不易保持稳定而导致塌陷。若采用能量较低的非石墨材料如软碳、硬碳或钛酸锂，使负极具有承受快充的能力，则为了弥补能量密度的损失，需采用三元材料等髙能量密度正极材料，热稳定性差。为与纳米磷酸铁锂搭配使用，须采用高动力学负极，通过特殊的加工工艺，石墨表面处理获得环状修饰层，在石墨表面改性，加快锂离子在石墨层的嵌人（图4）。修饰后的石墨，在保持其原始高能量密度的前提下，实现快充功能。这一表面改性技术改变了石墨表面的锂离子扩散通道，减小锂离子扩散到负极时的界面阻抗，避免脉冲充电时锂在负极表面沉积或形成锂枝晶。同时优化负极孔道结构，改善液相传质速度。

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