使用电池附件原位观察充放电过程中锂离子电池正极材料的结构变化

导言

为了延长锂离子电池的使用寿命，控制充放电过程中的状态非常重要。为此，只观察100%充电状态或放电状态的电极结构是不充分的，需要原位观察充电深度、放电深度与电极结构之间的关系。但是，一旦将材料从密封电池中取出该材料将与空气发生反应，或因电极剥离而使充放电状态发生变化，材料可能会转变为其他结构。因此，使用传统方法很难通过X射线衍射测量观察充放电过程中物质的变化，通过使用电池单元附件组装的电池可在进行充放电实验的同时获取X射线衍射谱图，因此无需对进行充放电实验的材料进行密封开封或电极剥离等加工，可直接对样品的状态变化和充放电特性进行关联并评估。

测量分析实例

使用电池单元附件创建了一个橄榄石型锂离子电池正极材料LiFePO，的试验电池，观察其在充放电过程中衍射图的变化。如图1所示，在充电过程(Charge)中，起始原料LiFePO4的衍射线强度随着充电量的增加而降低而由于FePO的衍射线的出现，可以确认伴随充电LiFePO:已相变为FePO4。相反，在放电过程(Discharge)中，观察到FePO4相变为LiFePO4的情况。

图1充放电过程中LiFePO4的相变

样品提供:兵库县立大学 中村龙哉 教授

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