在国家自然科学基金委、科技部以及中科院化学所引进国外杰出青年人才计划的支持下，化学所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室的研究人员，成功开发出一种具有超快速充放电能力的LiFePO₄/C纳微复合结构锂离子电池正极材料。研究结果发表在近期Adv. Mater.(2009, 21, 2710-2714) 上，并被Energy Research News网站报道(http://www.ernmag.com/News/2009/061509/Nanoparticles_promise_superfast_batteries_--_ERN_061509.html)。

该课题组研究人员长期致力于纳微结构储锂电极材料研究。在前期工作中他们提出“分级三维混合导电网络”指导下电极材料设计的新思想，通过构筑出同时具有纳米级和微米级三维混合导电网络结构的正负极材料，大大提升了锂离子电池的能量密度和功率密度（Adv. Mater.，2008, 20, 2878；Adv. Mater.，2007, 19, 2087；Chem. Mater.，2008, 20, 3617）。最近，他们通过纳微结构设计和碳包覆提高了合金负极、碳负极和氧化物负极材料的储锂容量、倍率性能和循环性能（Adv. Mater.， 2008, 20, 1160；Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 3941；Electrochem. Commun.，2009, 11, 1468；J.Phys. Chem. C 2009, 113, 14213）。

在此基础上，他们又设计出一种三维混合导电网络结构电极材料（图1b），并成功地在正极材料LiFePO₄上得到了验证（图1a）。在该研究中，研究人员将LiFePO₄纳米颗粒均匀的镶嵌在多孔碳中（图1a），开发出倍率性能优异的复合正极材料。电池测试结果表明，该复合正极材料不但可以在16秒内完成超快速充电和16秒内完成超快速放电过程（图2a），而且在1.5C倍率下700次充放电循环后，容量保持率仍可达97%以上（图2b）。

图1.磷酸铁锂/多孔碳复合正极材料的（a）透射电镜照片和（b）结构示意图。

图2.磷酸铁锂/多孔碳复合正极材料的（a）超快速充放电曲线和（b）1.5C倍率下的循环性能曲线。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　  分子纳米结构与纳米技术院重点实验室

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　   2009年8月12日