麻省理工学院宣布磷酸铁锂电池内部新发现

杨晓红

美国麻省理工学院的研究人员最近宣布对长循环寿命和高功率磷酸铁锂(LiFePO4)电池有了新的发现。

麻省理工学院(MIT)的研究人员发现,磷酸铁锂电池电极内部在充电过程中,固溶体区(SSZ)是在富锂和贫锂之间的边界形成的,这一区域充电活动更集中,因为锂离子从电极中被释放出来。这一发现将帮助研究人员和制造商制造性能更好的电池,因为由此可以更好地理解电极材料动态过程并进一步优化。

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磷酸铁锂(LFP)电极充电或放电过程图。由于锂离子在充电过程中被分离,形成一个贫锂磷酸铁(FP)区域,但在两者之间有一个固溶体区域(SSZ,暗蓝绿色),这一区域包含有一些随机分布的锂原子,不同于锂原子的原始结晶材料(淡蓝色)中的有序数组。

上述发现有助于解决有关磷酸铁锂电池的一个长期难题:在大块晶体形式下,磷酸铁锂和磷酸铁(FePO4是充电过程分离出来的)的离子导电性较差。然而,当进行掺杂和碳包覆优化,并在电池中使用纳米颗粒后,这种材料表现出非常高的充电速率。

固溶体区类似一个”亚“状态,在室温下能够至少持续几分钟,取代LiFePO4和的FePO4之间的明锐界面,明锐界面已被证明含有许多额外线缺陷,被称为“错位”,固溶体区就像一个缓冲区,减少“错位”数量,阻止其伴随电化学反应向前方移动。


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