第32卷第1期吉首大学学报(自然科学版)Vol.32No.12011年1月JournalofJishouUniversity(NaturalScienceEdition)Jan.2011
文章编号:1007-2985(2011)01-0085-03
锂离子在LiVOPO4中的扩散系数的测定*
熊利芝1,梁凯2,何则强1,2
(1.吉首大学生态旅游应用技术湖南省重点实验室,湖南吉首416000;2.吉首大学化学化工学院,湖南吉首416000)
摘要:采用简单的恒电流法测定了锂离子在LiVOPO4中的扩散系数.结果表明,充、放电过程中锂离子在LiVOPO4电极中的扩散系数分别为4.7810-11和3.2710-11cm2/s.关键词:扩散系数;LiVOPO4;恒电流放电中图分类号:O614.111;TM912.9文献标志码:A
锂离子电池是20世纪90年代新发展起来的绿色能源,也是我国能源领域重点支持的高新技术产业.
锂离子电池以其高可逆容量、高电压、优异循环性能和高能量密度等性能备受人们的重视,被称为21世纪
逆脱嵌的绿色电源[1].锂离子电池正、负极材料都采用锂离子能可逆脱嵌的嵌入客体化合物.由于锂离子电池在充、放电过程中的主要步骤是锂离子分别从正、负极材料嵌入和脱出,因此,锂离子在这些材料中的
扩散系数成为一个被广泛关注的电极动力学参数.尤其对高功率型电池,动力学参数就显得更加重要.对
于锂离子电池,常用的电化学测试方法有电流脉冲驰法(CPR)、恒电流间歇滴定法(GITT)、电化学阻抗法
(EIS)、电位间歇滴定技术(PITT)和循环伏安法(CV)等[2-5].
笔者在用流变相法制备新型锂离子电池正极材料LiVOPO4[6-7]的基础上,用一种简单的方法测定了
锂在LiVOPO4中的扩散系数.
1实验部分
1.1LiVOPO4的制备
参照文献[6]制备LiVOPO4前躯体:称取等物质的量的分析纯LiOHH2O、NH4VO3、H3PO4和柠
收稿日期Receiveddate:1998-10-21 收修改稿日期:1999-07-10 作者简介:王先友(1962年生),男(汉族),湖南省人,教授,博士后。 Biography:WANGXian-you(bornin1962),male,professor,postdoctor.·综述·
锂离子扩散系数的测定方法
王先友1, 朱启安1, 张允什2, 袁华堂2, 阎 杰2, 宋德瑛2
(1.湘潭大学化学化工学院,湖南湘潭411105;2.南开大学新能源材料化学研究所,天津300071)
摘要:锂离子电池在充/放电过程中,主要的电极反应是锂离子在正极或负极材料中的嵌入与脱嵌。因此锂离子在正、负
极材料中的扩散系数是一个重要的指标。本文介绍了用电化学方法测定锂离子电池正负极材料中锂离子扩散系数的方
法,重点讨论了电流脉冲驰豫技术(CPR)、交流阻抗技术(AC)、电位阶跃技术(PSCA)和恒电流间歇滴定技术(GITT)
等,并对这些技术的应用范围和特性进行了比较和讨论。通过分析和讨论认为,当扩散是该电极过程的控制步骤时,CPR
技术、CITT技术和PSCA技术是非常适用的;AC技术可通过频率容易地区分电极过程的控制步骤,但用AC技术求扩
散系数只适用于阻抗平面图上有Warburg阻抗的情况。
关键词:锂离子电池;扩散系数;电化学方法
中图分类号:TM912.9 文献标识码:A 文章编号:1002-087X(1999)06-0335-04
Measurementofchemicaldiffusioncoefficientoflithium-ion
incathodeandanodematerialsofLi-ionbatteries
WANGXian-you1,ZHUQi-an1,ZHANGYun-shi2,YUANHua-tang2,YANJie2,SONGDe-ying2
(1.CollegeofChemistryandChemicalEngineering,XiangtanUniversity,XiangtanHunan411105,China;
锂离子扩散系数原理
1.引言
1.1 介绍锂离子扩散系数的基本概念和重要性
锂离子扩散系数是指可描述锂离子在固体材料中扩散的速度的物理量。在锂离子电池中，锂离子的扩散速度直接影响着电池的充放电性能和循环寿命。研究和了解锂离子扩散系数的基本概念和重要性对于改善锂离子电池性能具有重要意义。
锂离子扩散系数的大小直接决定了锂离子在电极材料中的扩散速度，从而影响着电池的充放电速率以及对外部电路的输出功率。锂离子扩散系数还与电池的循环寿命和安全性息息相关，因为较小的扩散系数会导致电池内部产生极化现象，造成电池容量的衰减和热失控的风险增加。
深入了解和研究锂离子扩散系数的原理和影响因素，以及寻求提高锂离子扩散系数的方法，对于改善锂离子电池的性能具有积极的意义。本文将会在后续正文部分探讨锂离子扩散系数的定义和原理、影响因素、测定方法以及在锂离子电池中的意义，以期为读者提供更加深入的了解和认识。
1.2 强调锂离子扩散对锂离子电池性能的影响
锂离子扩散系数是决定锂离子在电池中传输速度的重要参数，直接影响着电池的充放电性能和循环稳定性。在锂离子电池中，锂离子的扩散速率决定了电池的充放电速度和功率性能。较高的锂离子扩散系数可以提高电池的充放电速率，从而改善电池的功率性能。锂离子的扩散速率还直接影响电池的循环寿命和稳定性。当电池经过多次充放电循环后，如果锂离子扩散速率下降，将导致电池容量衰减和循环寿命减少。
锂离子扩散系数对锂离子电池的性能具有重要影响。在电池设计和材料选择中，必须考虑和优化锂离子的扩散系数，以实现更好的充放电性能和循环稳定性。研究和提高锂离子扩散系数也是目前锂离子电池领域的热点和挑战之一。通过深入理解锂离子扩散的原理和影响因素，并寻找提高扩散系数的方法，可以为锂离子电池的性能提升和技术突破提供重要的理论和实验基础。
1.3 提出文章的目的和结构
磷酸铁锂正极材料中锂离子扩散系数的测定
任冬燕;任东兴;李晶;宋月丽
【摘 要】通过碳热还原法制备了磷酸铁锂正极材料,并采用恒电位阶跃法测定了磷酸铁锂正极材料在不同电位和循环次数下的锂离子扩散系数,通过XRD对循环前后磷酸铁锂材料的晶体结构进行了表征,并对磷酸铁锂材料的失效模式进行了简单的分析。结果表明：LiFePO4在充放电过程中锂离子扩散系数随Li含量的增大,呈现先增大后略微降低的规律。随着充放电循环次数的增多,LiFePO4中Li＋的固相扩散系数值明显下降。%LiFePO4 cathode materials was prepared by
carbothermal reduction reaction.The potentiostatic intermittent titration
technique（PSAC） was used to examinate the Li＋ion diffusion coefficient
of LiFePO4 cathode materials at different voltage and at different
charge/discharge cycles.The structure of LiFePO4 was studied before and
after charge-discharge cycles by XRD technique.And preliminary failue
anlysis of LiFePO4 was also conducted.The results indicated that the Li＋
diffusion coefficient may increse at first then reduced with the increase of
Li＋ contents.The Li＋ diffusion coefficient reduced tendency with the
