低温磷酸铁锂电池性能改进方法
正极材料是锂电池的核心部件，其性能指标要求高、稳定性好、毒性低。与其他正极材料比较，LiFePO4电极材料在理论比容量、工作电压稳定、结构稳定、循环性好、原料成本低、环保等方面都有很大的优势。因此，它是一种非常理想的正极材料，并被选择作为锂离子电池的主要正极材料。
很多学者对 LIBs在低温下的加速衰减现象进行了深入的探讨，指出其主要原因在于活性锂的沉积以及所形成的固体电解质界面（SEI)，从而使电解质的电导率和电子迁移率的降低，从而使 LIBs的容量和功耗降低，有时会造成电池的性能失效。LIBs的低温作业主要集中在冬季、高海拔、高纬度地区，这些地区的低温会对 LIBs的性能、使用寿命造成极大的危害。
由于温度的原因，使电极的嵌锂速率下降，使电极上的金属锂易于沉积，从而形成锂枝晶，穿透膜片，导致电池的短路。所以，对于在高寒地区推广电动车，改善 LIBs低温性能的方法是十分必要的。本文从4个方面对LiFePO4电池的低温特性进行了归纳：
1)一种脉动电流产生热量；
2)利用电解质添加剂生产高质量 SEI薄膜；
3)改性LiFePO4材料的界面导电性能；
4)对LiFePO4进行离子掺杂修饰的体相导电性能。
一、脉冲电流对低温电池组的快速加热
在 LIBs的充电过程中，由于离子的移动和极化，使得 LIBs内部产生了热，从而可以有效地改善 LIBs的低温使用性能。脉冲电流是一种电流，它的方向是恒定的，而电流的强度和电压会随着时间的推移而变化。为了在较低的温度下迅速、安全地提高电池的温度， DeJongh等利用电路模型对 LIBs进行了理论上的仿真，并对其进行了仿真。图1显示了连续充电与脉冲充电产生的不同。如图1所示，微秒脉冲时间能够促使更多的热在锂电池中产生。
正极材料是锂电池的核心部件，其性能指标要求高、稳定性好、毒性低。与其他正极材料比较，LiFePO4电极材料在理论比容量、工作电压稳定、结构稳定、循环性好、原料成本低、环保等方面都有很大的优势。因此，它是一种非常理想的正极材料，并被选择作为锂离子电池的主要正极材料。
很多学者对 LIBs在低温下的加速衰减现象进行了深入的探讨，指出其主要原因在于活性锂的沉积以及所形成的固体电解质界面（SEI)，从而使电解质的电导率和电子迁移率的降低，从而使 LIBs的容量和功耗降低，有时会造成电池的性能失效。LIBs的低温作业主要集中在冬季、高海拔、高纬度地区，这些地区的低温会对 LIBs的性能、使用寿命造成极大的危害。
由于温度的原因，使电极的嵌锂速率下降，使电极上的金属锂易于沉积，从而形成锂枝晶，穿透膜片，导致电池的短路。所以，对于在高寒地区推广电动车，改善 LIBs低温性能的方法是十分必要的。本文从4个方面对LiFePO4电池的低温特性进行了归纳：
在 LIBs的充电过程中，由于离子的移动和极化，使得 LIBs内部产生了热，从而可以有效地改善 LIBs的低温使用性能。脉冲电流是一种电流，它的方向是恒定的，而电流的强度和电压会随着时间的推移而变化。为了在较低的温度下迅速、安全地提高电池的温度， DeJongh等利用电路模型对 LIBs进行了理论上的仿真，并对其进行了仿真。图1显示了连续充电与脉冲充电产生的不同。如图1所示，微秒脉冲时间能够促使更多的热在锂电池中产生。
二、电解液对 SEI薄膜进行修饰，减少电解液与电极间的电荷传递电阻
锂电池的低温特性与其内部的离子迁移有关，而在电极材料的表面 SEI薄膜则是决定其迁移率的重要因素。Liao等对LiFePO4商业锂电池进行了比较，结果表明：1 mol/LLiPF6/EC+ DMC+ DEC+ EMC，体积比1:1:1:3）。电化学阻抗谱（EIS）结果显示，电荷迁移电阻增加、锂离子扩散能力下降是导致电池性能下降的主要原因。因此，可以通过改变电解液的方式，来提高锂离子电池的界面反应能力，从而进一步改善锂离子电池的低温特性。
为改善LiFePO4电池的低温电化学特性， Zhang等尝试将LiBF4-LiBOB混合盐添加到电解质中，以改善其低温循环特性。特别指出，只有在 LiBOB摩尔含量低于10%的情况下，才能达到最佳的效果。Zhou等将LiPF4 (C2O4)(LiFOP）溶于LiFePO4/C电池的电解质中，并与普通LiPF6-EC进行对比，发现LiPF4 (LiFOP）在碳酸亚丙酯（PC）中。结果表明：在低温环境中， LIBs的第一周期放电能力显著降低；EIS结果显示， LiFOP/PC电解液可以降低 LIBs的内阻，从而改善 LIBs的低温循环特性。
Li等对LiODFB-DMS、LiODFB-SL/DMS、 DMS以及LiPF6-EC/DMC电解液的电化学性质进行了对比，结果表明：LiODFB-SL/DMS和LiODFB-SL/DMS对LiFePO4电池的电化学特性进行了对比。EIS结果表明： LiODFB电解液有利于 SEI薄膜的形成，并能加速离子的扩散，使锂离子在LiFePO4电池中的迁移，从而改善其在低温下的循环特性。因此，适当的电解质成分有助于减少电荷传递的阻力，增加在电极材料的界面上的扩散速度，从而有效地改善 LIBs的低温特性。
另外，电解质添加剂对于调节 SEI的化学成分、结构、改善其性能也是一种行之有效的手段。Liao等对低温下LiFePO4电池进行了 FEC处理，结果表明，当 FEC含量为2%时，LiFePO4的电池在较低的温度下具有较高的放电能力和较大的倍率特性。SEM和 XPS均显示出 SEI的生成， EIS分析发现，在电解质中添加 FEC可以有效地降低LiFePO4的阻抗，因此可以提高电池的性能，主要是由于 SEI薄膜的电导率增加以及LiFePO4电极的极化值下降。Wu等通过 XPS对 SEI薄膜进行了分析，进一步揭示了 FEC参和界面成膜后，LiPF6与碳酸酯的分解能力减弱， LixPOyFz和碳酸盐的含量下降，由此在LiFePO4的表面形成具有低阻抗和结构致密的 SEI薄膜。可以看出，加入 FEC后，LiFePO4的 CV曲线显示出了向氧化/还原峰靠近的趋势，说明 FEC的加入能减少LiFePO4的极化。因此， SEI可以使电极/电解液界面上的锂离子迁移，从而改善其电化学性质。
