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相图与相变2).pdf
第 2 卷 第 4 期 储 能 科 学 与 技 术 Vol.2 No.4
2013 年 7 月 Energy Storage Science and Technology Jul. 2013
专家讲座
锂电池基础科学问题 (IV )——相图与相变 (2 )
高 健,吕迎春,李 泓
(中国科学院物理研究所,北京100190)
摘 要:充放电过程中电极材料的相变与材料的储锂机制、储锂容量范围、电压曲线、储锂动力学、材料的体
积变化以及吸放热等密切相关。获得材料在充放电过程中的相组成、相结构演化及相图,对于全面理解材料及
其充放电行为,开发新的电池材料体系具有十分重要的意义。本文小结了脱嵌锂引起的相变,并介绍了锂电池
中相图的计算和实验方法。
关键词:锂离子电池;相变;相图;嵌脱锂
doi :10.3969/j.issn.2095-4239.2013.04.007
中图分类号:O 646.21 文献标志码:A 文章编号:2095-4239 (2013 )04-383-19
Fundamental scientific aspects of lithium batteries (IV) —Phase
transition and phase diagram (2)
GAO Jian,LV Yingchun ,LI Hong
(Institute of Physics ,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190 ,China )
Abstract :Phase transitions during charging/discharging processes are highly relevant to lithium
storage mechanism, capacity range, voltage profiles, kinetic properties, volume variation and heat
production. This article summarizes briefly research activities on phase transition during lithium
extraction/insertion, and introduces calculation and experimental methods for phase diagram of Li-ion
batteries.
Key words :lithium ion batteries ;phase transition ;phase diagram ;lithium insertion/extraction
c
1 1 嵌脱锂引起的相变 结构,即锂在石墨层间沿着 轴出现周期性分布,每
隔几层占据一层,而不是随机均匀分散。阶结构形成
锂离子电池的充放电过程伴随着电极材料中锂 的热力学原因通过点阵气体模型(lattice gas model )
离子的嵌入和脱出,往往引起电极材料晶体结构的 [1-2]、密度泛函理论(density function theory,DFT )
显著变化,对相变的深入认识,是锂离子电池基础
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