前沿透视:原位直接观测锂离子电池电极动力学特征

科技工作者之家 2020-11-05

来源:今日新材料

锂离子电池在充放电的过程主要包含Li+在固相中的扩散、在液相中的扩散,以及在电极界面处的电荷交换过程,其中固相扩散过程属于限制环节,会对电池的倍率性能会产生较大的影响。

近日,德国达姆施塔特应用科技大学的Florian Rittweger等人开发了一种基于原位光学观测的测量磷酸铁锂电极动力学特性的方法,让我们能够对于电极扩散的动力学特征进行直接的观测。Florian Rittweger根据LFP材料在充放电过程中会发生两相变化的特征,设计了一种能够进行光学观测的实验,观察LFP电极在充放电过程中由于相变产生的电极颜色的变化,该方法测量得到的为电极本身的扩散系数,不仅包含LFP材料自身的扩散系数,还包括Li+在电极内的扩散,因此能够更好的反应电极整体的动力学特性。实验中LFP电极主要包含LFP活性物质,碳或氧化铟锡(ITO)、氧化锑锡(ATO)作为添加剂,PVDF作为粘结剂,三者的比例关系为90:5:5,电极的厚度约在30-50um。在充放电过程中LFP会发生如下反应,LFP材料的充放电过程是一个两相反应,而这种两相变化可以引起电极从浅色到深色的变化,因此电极材料的两相变化可以转换为视觉信号。

文献链接:
Investigation of charge carrier dynamics in positive lithium-ion battery electrodes via optical in situ observation, Journal of Power Sources,2020

原文链接:
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