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锂电池电极材料一直是最近几十年的热门能源材料。锂电池由于其循环可利用、能量密度高的优势,目前已取得广泛的商业化生产和应用,小到电子器件、电动自行车,大到电动汽车、能源(风能、地热能等)存储。锂离子电池由正极、负极和电解液构成,目前的负极材料已具有很高的容量、倍率和稳定性,电解液的窗口电压和离子传导能力也能满足大部分电极材料,但是正极材料的倍率性能、容量和稳定性却还远跟不上。因此,开发新型正极材料一直是一个重要研究方向。
在正极材料中,磷酸铁锂材料橄榄石型(oliven-LiFePO4)具有一维锂离子迁移通道,由于其结构稳定、价格便宜而成为研究的热点,已经广泛应用在电动汽车动力电池上。除橄榄石型之外,β相磷酸铁锂(β-LiFePO4)是另一种结构不同的磷酸铁锂材料,这种材料理论能量密度比橄榄石相更高。但是,纯的β磷酸铁锂材料被证明是没有活性的。纯相β-LiFePO4中锂离子和周围氧原子是以四面体配位的形式存在,不同锂离子被相互隔离开来,橄榄石相中的锂离子一维扩散通道不复存在,反而是铁原子占据了原有的一维锂离子通道,导致没有有效的锂离子迁移通道存在,因此不能充放电,没有锂电池电极材料的活性。如果在β-LiFePO4中能够引入新的锂离子扩散通道,实现高的电化学性能有望成为现实。
近日,新材料学院潘锋教授团队在此领域取得重大突破。他们应用球磨技术第一次实现了β磷酸铁锂的激活。用球磨β-LiFePO4样品作正极材料组装的锂电池实现了130mA g-1的容量和1000次以上循环的稳定充放电。通过进一步的实验和第一性原理计算,他们提出并验证了缺陷激活机制。球磨过程引入了Li/Fe反位(FeLi)和Fe空位(VFe),使得原本没有通道的纯相β-LiFePO4产生了低能垒的三维锂离子通道,从而使得β-LiFePO4被成功激活。该成果使β-LiFePO4成为一种具有应用潜力的新型正极材料,同时相关的机理也为今后正极材料的设计提供了新思路,比如引入无序来激活被囚禁的锂离子,从而获得高电化学性能。
左图为缺陷态β-LiFePO4结构和锂离子迁移通道示意图及相应的迁移能垒
右图为不同球磨条件(例如bLFPC-8为球磨8小时)下的充放电曲线
(相关工作近日发表在国际材料著名期刊Nano Letters(DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b04302,Nature Index杂志之一,影响因子13.6)上,2013级硕士研究生郭华、宋孝河是该文章的共同第一作者, 特聘研究员郑家新博士和潘锋教授是共同通信作者。)
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我国固态电池再获里程碑式进展。近日,由奇瑞参股的安徽安瓦新能源宣布,其自主研发的GWh级新型固态电池生产线首批工程样件成功下线。至此,我国目前的GWh级固态电池生产线有望增至7条,并且超过30条固态电池中试线几乎齐头并进。这些项目的推进,一方面标志着国内固态电池产业快速发展,另一方面已预
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磷酸铁锂材料“大化工”特点凸显。近期,钛白粉行业因房地产等终端需求疲软导致开工率持续下滑,其副产品硫酸亚铁供应同步紧缩,推动价格快速上行。这一看似来自化工领域的边际变化,却正传导至电池材料领域,给磷酸铁锂正极材料生产企业带来原料成本结构的冲击。相关数据显示,2025年6月钛白粉行业开
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7月17日,中城大有投资建设的山西省忻州市繁峙县300MW/300MWh共享储能电站正式破土动工。作为中城大有在山西落地的首个电网侧储能项目,该电站的开工标志着集团通过储能电站建设在推动新型电力系统构建和绿色低碳发展方面迈出了重要一步。该项目位于繁峙经济技术开发区,电站将新建一座220kV升压站,配
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北极星储能网获悉,7月17日,德尔股份在投资者关系活动记录表中表示,2017年董事长李毅先生在日本接触到固态电池项目,前瞻性的预判到了固态电池技术的巨大市场价值,并于2018年成立了日本德尔进行固态电池技术的开发。另一方面,公司固态电池的布局也是在顺应和拥抱汽车行业电动化的发展趋势,是公司
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北极星储能网获悉,7月14日,江西新干400MW/800MWh独立式储能电站项目开工仪式在江西省吉安市新干县溧江镇堆背村项目施工现场举行,标志着华中目前最大电网侧独立式共享储能项目正式进入实质性建设阶段,成为江西省《第一批省级独立储能试点示范项目》中首个启动开工建设的示范项目。项目由中虹普能投
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