麻省理工學(xué)院的研究人員最近宣布對(duì)長(zhǎng)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(dòng)更集中，因?yàn)殇囯x子從電極中被釋放出來(lái)。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?yàn)橛纱丝梢愿玫乩斫怆姌O材料動(dòng)態(tài)過程并進(jìn)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(gè)貧鋰磷酸鐵(FP)區(qū)域，但在兩者之間有一個(gè)固溶體區(qū)域(SSZ，暗藍(lán)綠色)，這一區(qū)域包含有一些隨機(jī)分布的鋰原子，不同于鋰原子的原始結(jié)晶材料(淡藍(lán)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(gè)長(zhǎng)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(lái)的)的離子導(dǎo)電性較差。然而，當(dāng)進(jìn)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(gè)”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(cuò)位”，固溶體區(qū)就像一個(gè)緩沖區(qū)，減少“錯(cuò)位”數(shù)量，阻止其伴隨電化學(xué)反應(yīng)向前方移動(dòng)。
