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LiFePO4电化学性能

时间:2016-05-27 浏览次数:7998

     锂离子电池有别于一般的化学电源,其充放电过程是锂离子在电池正负极之间的脱出和嵌入实现的。Padhi等研究不同充电状态下的LiFePO4,测试出第二相物质是FePO4。
     对LiFePO4电极的某一颗粒,在充电时表层Li+向外迁移进入电解质,由此形成的FePO4层由颗粒表面向内逐步推进,颗粒外层的FePO4与中心部分的LiFePO4之间的边界逐步缩小。由于在一定条件下Li+扩散速度是常数,当FePO4/LiFePO4边界面积缩小到一定限度时,在单位时间内迁移出去的Li+只能使充电电流达到某一电流密度。对于这一电流密度,此时在FePO4/LiFePO4边界以内的那一部分LiFePO4就不能得到利用,这就是为什么在导电性能良好的情况下仍有一部分容量损失的原因。电流密度越大,颗粒中间未能进行充放电的那一部分LiFePO4的体积占整个颗粒体积的比例越大,能够得到利用的部分的比例越小,即实际比容量减小。这就是电流密度大时LiFePO4比容量下降的原因。放电过程中Li+离子迁移方向与此相反,也同样存在这一问题。由于LiFePO4材料充放电时结构和体积变化都很小,不会造成颗粒变形或者破碎,使颗粒与颗粒,颗粒与导电剂之间的电接触受到破坏,而这种破坏会使LiFePO4材料比容量不可逆转地逐渐减小。因此,该材料具有较好的循环充放电性能,而且电流密度增大所引起的比容量下降是可逆的。当电流密度减小,Li+迁移所需的FePO4/LiFePO4边界面积可以更小,边界可以推进到颗粒内部更深处,留下的未起充放电作用的部分较原来少,因此比容量可以更高。

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