磷酸铁锂电池及层状氧化物正极材料

磷酸铁锂电池及层状氧化物正极材料

层状氧化物正极材料的研究工作有材料结构和表面结构分析以及表面包覆对材料充放电循环寿命的影响，高电压的尖晶石结构LiNi0.5M1.5O4 材料主要研究了掺杂和表面包覆的作用，磷酸铁锂动力电池组的研究涉及材料制备方法和热稳定性研究。高容量的硅基负极材料一直是研究的热点，硅负极材料嵌脱锂过程中结构和微结构的变化以及硅或氧化硅与碳或金属复合材料是研究重点，电解液方面的研究论文较多，碳材料与锡/氧化锡复合负极材料、固态电解质、锂空电池、锂硫电池的论文也有多篇。理论模拟工作包括和硅负极材料嵌锂研究以及正极材料的动力学过程研究，除了这些以材料为主的研究之外，针对电池的原位分析、电池模型、电池制造技术的研究论文也有多篇。

Cai 等合成了基于聚合芳族双（苯磺酰）亚胺锂盐的单离子导体，与PVDF-HFP 复合制备隔膜，该膜的Li+迁移数接近0.9，Li+的净电导率可达到3.96×104 S/cm，与液体电解液吸附在Cealgard 聚烯烃多孔隔膜的情形相当，高于Li+交换的NafionNR211 膜，使用该隔膜的磷酸铁锂半电池在室温和80 ℃均可正常工作，电极中加磺酰胺锂单体性能更优。Orvananos 等提出一个计算模型用来研究纳米材料电极中的相分离反应过程。该模型基于以下假设：虽然两相反应是热力学有利的，但纳米颗粒中较高的界面能会抑制两相共存，因此锂过程中的两相分离存在于颗粒之间而不是单个颗粒中。

Bernhard 等用在线电化学质谱研究了Li4Ti5O12 电极的气涨行为。充电时，水的单电子还原产生H2 和OH，H2 的产生量和电池中水的含量正相关，OH进一步催化了环状碳酸酯的分解，生成CO2 和碳酸酯低聚物。Dubeshter 等描述了一种通过气体输运阻力测量锂离子电池多孔电极孔迂曲度/孔隙率比（即MacMullin 参数）的方法，这样在测量孔隙率后即可算得孔弯折率，一种典型汽车电池石墨负极的弯折率（5.95±0.51），孔隙率是（28.5%±1.3%）；正极的迂曲率是（3.74±0.38），孔隙率是（21.5%±0.25%），迂曲率高于布鲁格曼关系式预测值。Ganter 等将循环后容量衰减20%的LiFePO4 电池正极取出，进行电化学锂化或化学锂化，均能恢复正极的性能，这可能是磷酸铁锂电池正极一种低能耗再生利用的方法。

Dubarry 等分析了功率型和能量型磷酸铁锂电池的容量衰减特性，对于高功率电池，前300 周循环过程中的容量衰减主要与活性锂的损失相关；而能量型电池的情况稍为复杂一些，通过分析其不同倍率充放电时的容量衰减行为和dQ/dV 曲线，可得出在其前120 个循环过程中，活性锂的损失和负极放电态活性物质的损失是主要因素，同时正极活性表面区增加，可能发生了电化
学磨碎现象。