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LiFePO4電化學性能

發布時間:2016-05-27

   鋰離子電池有別于一般的化學電源,其充放電過程是鋰離子在電池正負極之間的脫出和嵌入實現的。Padhi等研究不同充電狀態下的LiFePO4,測試出第二相物質是FePO4。
   
LiFePO4電極的某一顆粒,在充電時表層Li+向外遷移進入電解質,由此形成的FePO4層由顆粒表面向內逐步推進,顆粒外層的FePO4與中心部分的LiFePO4之間的邊界逐步縮小。由于在一定條件下Li+擴散速度是常數,當FePO4/LiFePO4邊界面積縮小到一定限度時,在單位時間內遷移出去的Li+只能使充電電流達到某一電流密度。對于這一電流密度,此時在FePO4/LiFePO4邊界以內的那一部分LiFePO4就不能得到利用,這就是為什么在導電性能良好的情況下仍有一部分容量損失的原因。電流密度越大,顆粒中間未能進行充放電的那一部分LiFePO4的體積占整個顆粒體積的比例越大,能夠得到利用的部分的比例越小,即實際比容量減小。這就是電流密度大時LiFePO4比容量下降的原因。放電過程中Li+離子遷移方向與此相反,也同樣存在這一問題。由于LiFePO4材料充放電時結構和體積變化都很小,不會造成顆粒變形或者破碎,使顆粒與顆粒,顆粒與導電劑之間的電接觸受到破壞,而這種破壞會使LiFePO4材料比容量不可逆轉地逐漸減小。因此,該材料具有較好的循環充放電性能,而且電流密度增大所引起的比容量下降是可逆的。當電流密度減小,Li+遷移所需的FePO4/LiFePO4邊界面積可以更小,邊界可以推進到顆粒內部更深處,留下的未起充放電作用的部分較原來少,因此比容量可以更高。


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