麻省理工學(xué)院的研究人員最近宣布對長循環(huán)壽命和高功率磷酸鐵鋰(LiFePO4)電池有了新的發(fā)現(xiàn)。
麻省理工學(xué)院(MIT)的研究人員發(fā)現(xiàn)，磷酸鐵鋰電池電極內(nèi)部在充電過程中，固溶體區(qū)(SSZ)是在富鋰和貧鋰之間的邊界形成的，這一區(qū)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(fā)現(xiàn)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(tài)過程并進一步優(yōu)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(qū)域，但在兩者之間有一個固溶體區(qū)域(SSZ，暗藍綠色)，這一區(qū)域包含有一些隨機分布的鋰原子，不同于鋰原子的原始結(jié)晶材料(淡藍色)中的有序數(shù)組。
上述發(fā)現(xiàn)有助于解決有關(guān)磷酸鐵鋰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(dǎo)電性較差。然而，當進行摻雜和碳包覆優(yōu)化，并在電池中使用納米顆粒后，這種材料表現(xiàn)出非常高的充電速率。
固溶體區(qū)類似一個”亞“狀態(tài)，在室溫下能夠至少持續(xù)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(qū)就像一個緩沖區(qū)，減少“錯位”數(shù)量，阻止其伴隨電化學(xué)反應(yīng)向前方移動。
