鋰離子電池正極材料研究取得進展

記者24日從中國科學院網站獲悉，中國科學院金屬研究所瀋陽材料科學國家（聯合）實驗室高性能陶瓷材料研究部王曉輝課題組在前期研究基礎上，通過創造極度缺水的酸性合成環境，在國際上首次製備出12 nm厚的[100]取向LiFePO4超薄納米片。該工作為今後進一步提高鋰離子電池倍率性能提供新的方法和視角。

電壓回滯實驗結果顯示由該材料構成的電極具有迄今為止最小的電壓間隙，恒電位間隙滴定測試結果說明此電極具有高的活化率和轉化率，這些結果表明由[100]取向LiFePO4超薄納米片構成的電極具有高的活化粒子數比例。因而，該電極具有優異的倍率性能和迴圈壽命。在10 C（60分鐘/10 = 6分鐘）充放電倍率下，迴圈1000次後能保持初始容量的90%。在20 C充放電倍率下，容量仍可達到理論容量的72%。該工作為今後進一步提高鋰離子電池倍率性能提供新的方法和視角，即不僅可以通過減小[010]方向的尺度來縮短鋰離子的擴散距離，同時還可以通過調控[100]方向的尺寸來提高鋰離子電池的活化粒子數比例來提高鋰離子電池倍率性能。

鋰離子電池是當今社會移動電子設備的必要電源，由正極、負極、隔膜、電解液等組成，其關鍵性能指標（如倍率性能和迴圈壽命）由正極材料的電化學性能決定。LiFePO4是公認的正極材料，為提高其電化學性能，人們長期致力於縮短鋰離子的擴散距離，即減小[010]方向的尺寸。最近的研究表明，電極由大量粒子組成，其電化學性能主要依賴於充放電過程中同時參與電化學反應的粒子（活化粒子）占總粒子數的比例。因此，如何獲得具有高活化粒子數比例的LiFePO4是正極材料研究的關鍵問題。