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锂离子电池是一种重要的储能设备,其性能和寿命受到正负活性物质的影响。目前,常用的正负活性物质一般具有良好的层状结构特点,如中间相碳微球(MCMB)、磷酸铁锂(LiFe PO4)等。
这些材料的层状结构使得锂离子在其中的嵌入和脱出只会造成材料层间距发生变化,但保持其各自的晶格结构,可以理想地认为是一个可逆过程。因此,锂离子电池一般拥有良好的循环性能和较长的寿命。
以MCMB为例,其层状结构由多个石墨层组成,每个石墨层之间通过van der Waals力相互作用。当锂离子嵌入MCMB中时,会导致石墨层之间的层间距增加,但不会改变石墨层内部的晶格结构。同样,当锂离子从MCMB中脱出时,层间距会缩小,但石墨层内部的晶格结构仍然保持不变。
类似地,LiFe PO4也具有良好的层状结构特点。其晶体结构由PO4四面体和FeO6八面体交替排列而成,形成了一种三维网状结构。当锂离子嵌入LiFe PO4中时,会导致PO4四面体和FeO6