磷酸鐵鋰電池及層狀氧化物正極材料

磷酸鐵鋰電池及層狀氧化物正極材料

層狀氧化物正極材料的研究工作有材料結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)分析以及表面包覆對材料充放電循環(huán)壽命的影響，高電壓的尖晶石結(jié)構(gòu)LiNi0.5M1.5O4 材料主要研究了摻雜和表面包覆的作用，磷酸鐵鋰動(dòng)力電池組的研究涉及材料制備方法和熱穩(wěn)定性研究。高容量的硅基負(fù)極材料一直是研究的熱點(diǎn)，硅負(fù)極材料嵌脫鋰過程中結(jié)構(gòu)和微結(jié)構(gòu)的變化以及硅或氧化硅與碳或金屬復(fù)合材料是研究重點(diǎn)，電解液方面的研究論文較多，碳材料與錫/氧化錫復(fù)合負(fù)極材料、固態(tài)電解質(zhì)、鋰空電池、鋰硫電池的論文也有多篇。理論模擬工作包括和硅負(fù)極材料嵌鋰研究以及正極材料的動(dòng)力學(xué)過程研究，除了這些以材料為主的研究之外，針對電池的原位分析、電池模型、電池制造技術(shù)的研究論文也有多篇。

Cai 等合成了基于聚合芳族雙（苯磺酰）亞胺鋰鹽的單離子導(dǎo)體，與PVDF-HFP 復(fù)合制備隔膜，該膜的Li+遷移數(shù)接近0.9，Li+的凈電導(dǎo)率可達(dá)到3.96×104 S/cm，與液體電解液吸附在Cealgard 聚烯烴多孔隔膜的情形相當(dāng)，高于Li+交換的NafionNR211 膜，使用該隔膜的磷酸鐵鋰半電池在室溫和80 ℃均可正常工作，電極中加磺酰胺鋰單體性能更優(yōu)。Orvananos 等提出一個(gè)計(jì)算模型用來研究納米材料電極中的相分離反應(yīng)過程。該模型基于以下假設(shè)：雖然兩相反應(yīng)是熱力學(xué)有利的，但納米顆粒中較高的界面能會抑制兩相共存，因此鋰過程中的兩相分離存在于顆粒之間而不是單個(gè)顆粒中。

Bernhard 等用在線電化學(xué)質(zhì)譜研究了Li4Ti5O12 電極的氣漲行為。充電時(shí)，水的單電子還原產(chǎn)生H2 和OH，H2 的產(chǎn)生量和電池中水的含量正相關(guān)，OH進(jìn)一步催化了環(huán)狀碳酸酯的分解，生成CO2 和碳酸酯低聚物。Dubeshter 等描述了一種通過氣體輸運(yùn)阻力測量鋰離子電池多孔電極孔迂曲度/孔隙率比（即MacMullin 參數(shù)）的方法，這樣在測量孔隙率后即可算得孔彎折率，一種典型汽車電池石墨負(fù)極的彎折率（5.95±0.51），孔隙率是（28.5%±1.3%）；正極的迂曲率是（3.74±0.38），孔隙率是（21.5%±0.25%），迂曲率高于布魯格曼關(guān)系式預(yù)測值。Ganter 等將循環(huán)后容量衰減20%的LiFePO4 電池正極取出，進(jìn)行電化學(xué)鋰化或化學(xué)鋰化，均能恢復(fù)正極的性能，這可能是磷酸鐵鋰電池正極一種低能耗再生利用的方法。

Dubarry 等分析了功率型和能量型磷酸鐵鋰電池的容量衰減特性，對于高功率電池，前300 周循環(huán)過程中的容量衰減主要與活性鋰的損失相關(guān)；而能量型電池的情況稍為復(fù)雜一些，通過分析其不同倍率充放電時(shí)的容量衰減行為和dQ/dV 曲線，可得出在其前120 個(gè)循環(huán)過程中，活性鋰的損失和負(fù)極放電態(tài)活性物質(zhì)的損失是主要因素，同時(shí)正極活性表面區(qū)增加，可能發(fā)生了電化
學(xué)磨碎現(xiàn)象。