在磷酸铁锂材料表面加一层锂离子导体薄膜可提高电池能量密度

最近，Kang和Ceder通过使用受控的非计量方法在具有快速锂离子移动性的LiFeP04材料表面上加一层锂离子导体薄膜，证明电池通过在它的主体材料中储存电荷可获得很高的能量密度，也可以获得超级电容器的超高放电速率，这种具有极高大电流放电能力的电极材料能在10～20s内完全放电，使超级电容器和电池之间的区别变得模糊。
不同于以前的方法，上述作者以碳酸锂、乙二酸亚铁(FeCz04·2H2O)和磷酸二氢铵为原料，原料中的铁：磷配比是2：1(如LiFe，P1-，O2-d，y-0.05)，在LiFeP04纳米颗粒的表面创建了一层玻璃态磷酸锂薄膜，材料的粒径是50nm。玻璃状磷酸锂盐是众所周知的良好的、稳定的锂离子导体，它可与过渡金属掺杂实现电子导电。这些玻璃材料可以溶解大量过渡金属离子以增强材料的电子导电性。结果表明：通过在颗粒表面创建一层非结晶态的但锂离子流动性好的薄膜可有效提高锂离子扩散到材料表面的速率。该薄膜的非晶态性消除了颗粒表面的各向异性，提高了锂离子传递到LiFeP04的[010]晶面的速率，同时这种薄膜的无序性改善了材料表面的锂离子电位，提高了材料从电解质中吸附锂离子的能力。