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Nano Lett.：晶態(tài)磷酸鐵正極材料中鉀離子插層誘導非晶化的原位研究

鈉離子電池和鉀離子電池由于儲量豐富、成本低廉，是一種很有前景的大規(guī)模儲能替代電池。這些大離子的嵌入會導致晶體電極發(fā)生不可逆的結構變形和部分甚至完全的非晶化。對非晶態(tài)納米結構在電池運行過程中的動態(tài)變化缺乏了解是進一步發(fā)展的瓶頸。

近日，美國俄克拉何馬州立大學Omer Ozgur C?apraz（通訊作者）等人報道了利用術中數字圖像相關和XRD技術來探測磷酸鐵在鉀離子插層過程中非晶相的動態(tài)變化。X射線衍射表明，在第一次充放電循環(huán)中，電極的納米結構發(fā)生了非晶化。

鋰從LiFePO₄電極上電化學置換形成FePO₄電極

此外，非原位HR-TEM進一步證實了鉀離子插層后的非晶化。環(huán)境應變分析檢測到與非晶相中的氧化還原反應相關的可逆變形。

這種方法對非晶態(tài)納米結構中的離子嵌入機理提供了新的見解，這對開發(fā)下一代電池具有很大的潛力。

含K離子的FePO₄復合電極的放電和充電曲線

磷酸鐵鉀電極在第三次放電循環(huán)后的透射電鏡結果

In SituProbing Potassium-Ion Intercalation-Induced Amorphization in Crystalline Iron Phosphate Cathode Materials(Nano Lett., 2021, DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02095)

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