LiFePO4作为最重要的电池正极材料之一，其在单分散颗粒体系中的反应分布情况已经得到了广泛的研究，但其商用介观尺度上的聚集体内的反应均匀性 。最近，美国莱斯大学Ming Tang 等借助三维X射线光谱成像技术对LiFePO4二次颗粒在充放电过程中的两相结构进行了表征。
文章要点
1）研究人员将全场透射X射线显微镜（FF-TXM）与X射线吸收近边结构（XANES）光谱和层析重建相结合，以纳米级分辨率直接观察部分（脱）锂化LFP二次粒子在三维空间中的相位和充电态（SOC）分布。实验所得到的3D相图揭示了二次粒子在（脱）锂后形成的灯丝状FP/LFP畴。这种现象是首次被报道，与通常假设的核壳反应几何结构存在着重大偏离。
2）进一步的观察研究发现这些灯丝状晶畴具有较大的长径比，其直径小于一次粒径。它们可以在各种SOC上持续存在，并且与充电倍率无关。相场模拟很好地再现了观察到的丝状相形态，证实了LFP/FP错配应力和初级粒子之间的错取向在控制次级粒子成核和生长过程中的重要作用。实验和模拟研究的结合表明，初级粒子之间的弹性相互作用可能会在凝聚体水平上导致强烈的反应不均匀性，这也可能适用于其他电极系统。
参考文献
Fan Wang et al, Reaction Heterogeneity in LiFePO4 Agglomerates and the Role of Intercalation-Induced Stress, ACS Energy Letters, 2022
DOI: 10.1021/acsenergylett.2c00226
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.2c00226
