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磷酸鐵鋰離子電池內部有新發現

鉅大LARGE  |  點擊量:556次  |  2021年11月04日  

麻省理工學院的研究人員最近宣布對長循環壽命和高功率磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池有了新的發現。


麻省理工學院(MIT)的研究人員發現,磷酸鐵鋰離子電池電極內部在充電過程中,固溶體區(SSZ)是在富鋰和貧鋰之間的邊界形成的,這一區域充電活動更集中,因為鋰離子從電極中被釋放出來。這一發現將幫助研究人員和制造商制造性能更好的電池,因為由此可以更好地理解電極材料動態過程并進一步優化。


磷酸鐵鋰(LFP)電極充電或放電過程圖。由于鋰離子在充電過程中被分離,形成一個貧鋰磷酸鐵(FP)區域,但在兩者之間有一個固溶體區域(SSZ,暗藍綠色),這一區域包含有一些隨機分布的鋰原子,不同于鋰原子的原始結晶材料(淡藍色)中的有序數組。


上述發現有助于解決有關磷酸鐵鋰離子電池的一個長期難題:在大塊晶體形式下,磷酸鐵鋰和磷酸鐵(FePO4是充電過程分離出來的)的離子導電性較差。然而,當進行摻雜和碳包覆優化,并在電池中使用納米顆粒后,這種材料表現出非常高的充電速率。


固溶體區類似一個”亞“狀態,在室溫下能夠至少持續幾分鐘,取代LiFePO4和的FePO4之間的明銳界面,明銳界面已被證明含有許多額外線缺陷,被稱為“錯位”,固溶體區就像一個緩沖區,減少“錯位”數量,阻止其伴隨電化學反應向前方移動。

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