莱斯大学在阴极中添加反位缺陷 优化磷酸铁锂电池充放电性能

据了解，美国莱斯大学布朗工程学院(Rice University’s Brown School of Engineering)的研究员发现，在磷酸铁锂阴极的晶格中放置特定缺陷，能拓宽锂离子的运输通道，进而可明显优化磷酸铁锂电池充放电性能。

此类缺陷称为反位缺陷，是原子被放置在晶格中的错误位置时形成的，如当铁原子被放置在理应由锂占据的位置时。反位缺陷会阻碍锂在晶格中移动，通常被认为会对电池性能造成伤害。

不过，在磷酸铁锂电池中，莱斯大学研究者在阴极制造中走很多弯路，让锂离子能够通过更宽的表面到达反应前锋，有利于改善电池的充放电速率。

莱斯大学Ming Tang表示，磷酸铁锂因有较高的热稳定性而被广泛地用来作为锂离子电池的阴极材料，而且也是一个很好的模型系统，以用于研究电池循环过程背后的物理学知识。

研究者指出，在锂离子插入的过程中，阴极会从贫锂状态变为富锂状态。当阴极表面反应速率非常缓慢时，锂只能在相界附近狭窄表面区域(通道)内插入到磷酸铁锂中，从而会限制电池的充电速度。不过，反位缺陷能够让锂更均匀地插入到表面，而边界就会移动得更快，电池充电速度也会更快。如果通过施加大电压让无缺陷的阴极快速充电，就会在电池表面局部造成很高的锂通量，可能会对阴极造成伤害，而利用缺陷能够将锂通量扩散到整个阴极表面。

对该材料进行热处理，即只加热不燃烧，能够控制缺陷的浓度。Tang表示，此种缺陷能够实现更大的阴极粒子，比纳米晶体更大，可帮助提升电池的能量密度，减少阴极表面退化。

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