文档介绍：支持快速充电的锂电池技术
前文中CHIP已经提及，钛酸锂电池技术和磷酸铁锂电池技术是可以支持快速充电的锂电池技术。 目前这两种技术已经商业化，它们有哪些特征和优缺点呢？
钛酸锂电池技术
用于锂离子电池的钛酸锂是尖晶石晶型的钛酸锂，分子iFePO4 ）的可逆嵌锂-脱锂特性，并开始研究它作为锂电池正极材料 的用途。近几年来，在磷酸铁锂电池的研究方面取得了多项重要进展，使磷酸铁锂电池迅速达到了实 用化的水平。
展示中的SCiB电池。
LiFeP04为橄榄石结构，属于正交晶系（Pnmb空间群）。LiFeP04充电时发生氧化反应，锂离子 从FeO6层面间迁移出来，经过电解液进入负极，电子则经外电路到达负极，铁从Fe2+变成Fe3+, 发生氧化反应；放电时与上述过程相反，发生还原反应。LiFeP04完全脱锂后的产物为FeP04,在实 际充放电过程中FePO4/LiFePO4处于两相共存状态。FeP04与LiFeP04的空间结构相似，二者体积接 近，因此在充放电过程中LiFeP04正极的结构变化很小，避免了结构变化甚至崩塌造成的容量衰减。 同时，嵌脱过程中较小的体积变化还可以有效缓解碳负极在充电过程中的体积效应，减小应力。这些 特点使得LiFeP04具有优良的循环性能和安全性。
LiFeP04的理论比容量为170mAh/g,实际比容量可以接近甚至达到理论值。此外，它绿色无污染， 耐温性能好，早期在研究中发现，磷酸铁锂材料的倍率性能不好，这是因为磷酸铁锂的晶体结构使得 锂离子的迁移仅能沿着010晶面的方向一维传导。此外，磷酸铁锂的电子电导率也很低。通过对磷酸 铁锂晶体进行改性，比如使用高价的金属离子掺杂，或是在磷酸铁锂表面生成快速的锂离子通道，都 可以实现倍率性能的提高，从而令磷酸铁锂电池可以快速充/放电，满足电动汽车的动力需求。目前 第一个方法已经实现产业化，第二个方法则不时取得令人惊讶的突破性成果。比如在2009年3月，麻 省理工的Ceder等在Nature上撰文声称，他们通过控制化学计量比制备了具有快Li+导体表面相的 LiFePO4，该材料拥有极其优异的倍率性能：可以在10s~20s内完成放电，2倍（2C）标准放电电流 速度下，放电密度为166mAh/g, 50C （72s）电流密度下可以放电136mAh/g （相当于理论值的80%）, 400C （9s）电流密度下仍可放电60mAh/g。若以该材料制备电池，电池的功率密度可以达到25kW/L （400C），与超级电容器相当甚至更高，而其能量密度则比超级电容器高1~2个数量级。Ceder等认 为，电解质和LiFePO4正极之间的Li+交换可以在LiFePO4颗粒表面的任意处进行，而Li+在LiFePO4 体相内的传输则是按一维通道（010方向）进行的，所以从晶体表面到010面的扩散速率至关重要。 而该材料表面形成的无定形的Li+良导体层，变相弥补了 LiFePO4材料各向异性的不足，提高了从晶 体表面到010面的Li+传输。这种材料如果制成电池，将是革命性的锂电池产品。
Ceder等报道的磷酸铁锂材料的扫描电镜和透射电镜照片，前者尺度为500nm,后者为5nm。
结束语
像燃油车一样使用方便是电动汽车的发展目标，随着快速充电技术的进步，这一目标已经接近实 现。此外，快速充电电