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Nano-FTIR 应用案例9-锂电池材料结构分析

纳米傅里叶变换红外光谱研究锂电池充放电过程中的相位分布情况

磷酸铁锂是商业锂电池中一种常用的正极材料。虽然磷酸铁与锂离子相互作用经过一级相变最终变成纯的磷酸铁锂是已知的,但是充放电过程中的磷酸铁锂去锂离子的具体工作机制还是存在争议的。

I. T.Lucas等人利用Neaspec公司的纳米傅里叶变换红外光谱技术(nano-FTIR)对磷酸铁锂在锂电池的充放电过程中的相位分布进行了具体的研究。根据对不同充放电阶段的正极材料红外吸收光谱的研究,实验结果直接证明,充放电的中间过程部分脱锂的正极材料同时存在磷酸铁锂与磷酸铁两种相位。通过建立三维层析成像的模型建立与分析,由磷酸铁组成的外壳包围由磷酸铁锂组成的核心的“外壳-核心结构”模型最适合解释该实验所得结果。分析表明在脱锂的过程中,核心部分的磷酸铁锂慢慢的变小直至最终消失。

作者预见利用类似的实验方法可以对更微小的纳米结构材料进行电化学相变的研究。该实验表明散射型近场光学技术对电化学材料与界面性质的表征具有远大前景。

 
 

参考文献:

I. T. Lucas ; et. al. IR Near-Field Spectroscopy and Imaging of Single LixFePO4 Microcrystals. Nano Letters 2015, 15, 1-7.

 
 
 

 

     
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