比亞迪是磷酸鐵鋰材料的忠實(shí)支持者，其開(kāi)發(fā)的眾多新能源車(chē)型，包括比亞迪與戴姆勒公司合作開(kāi)發(fā)的“騰勢(shì)”豪華電動(dòng)汽車(chē)都采用了磷酸鐵鋰電池。磷酸鐵鋰電池最大的優(yōu)勢(shì)是低成本、安全性和良好的循環(huán)性能，以及十分優(yōu)異的快充性能。與傳統(tǒng)的層狀正極材料不同的是，磷酸鐵鋰材料具有穩(wěn)固的橄欖石結(jié)構(gòu)，使得磷酸鐵鋰材料具有非常好的熱穩(wěn)定性，以及循環(huán)穩(wěn)定性，同時(shí)磷酸鐵鋰材料還具有非常優(yōu)異的快充性能，可以在6min之內(nèi)充滿90%，因此磷酸鐵鋰材料十分適合作為動(dòng)力電池的正極材料。

作為動(dòng)力電池，使用壽命往往要達(dá)到10-15年，期間要進(jìn)行1000次以上的充放電，因此對(duì)于動(dòng)力電池的衰降機(jī)理研究就顯得尤為重要，來(lái)自德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)的Neelima Paul和他所在的團(tuán)隊(duì)就利用中子衍射的方法對(duì)磷酸鐵鋰電池衰降機(jī)理進(jìn)行了研究。研究顯示造成磷酸鐵鋰電池容量衰降的主要因素是活性Li的損失，在衰降電池中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)正負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)衰降和活性物質(zhì)失活。

實(shí)驗(yàn)中Neelima Paul采用了18650型電池，正極采用磷酸鐵鋰LFP，負(fù)極分別采用了中間相碳微球MCMB和針狀焦NC，兩種負(fù)極材料形貌入上圖所示(a,b為MCMB，c,d為NC)，負(fù)極冗余度為1.25，每種負(fù)極的電池準(zhǔn)備了2只，其中一只在1C倍率下循環(huán)4750次，另一只在20%SoC狀態(tài)下存儲(chǔ)2年。

兩種不同負(fù)極的磷酸鐵鋰電池的循環(huán)性能和儲(chǔ)存性能如上圖所示，從數(shù)據(jù)上我們可以看到，采用MCMB負(fù)極的電池衰降是呈現(xiàn)線性的，1C循環(huán)4750次容量損失8.2%。而采用NC負(fù)極的電池則呈現(xiàn)出了一個(gè)完全不同的衰降趨勢(shì)，在前一千次容量衰降非?？?，隨后逐漸變慢，最后達(dá)到于MCMB負(fù)極電池相同的衰降速率，最終1C循環(huán)4750次，容量損失為23.1%。在20%SoC，23℃狀態(tài)下存儲(chǔ)2年的時(shí)間，采用MCMB負(fù)極的磷酸鐵鋰電池容量增加了1.5%，而采用NC負(fù)極的磷酸鐵鋰電池容量下降了10.8%。

為了在不破壞電池的前提下獲取正極材料和負(fù)極材料詳細(xì)的結(jié)構(gòu)信息，Neelima Paul利用中子衍射的方法對(duì)循環(huán)和儲(chǔ)存的磷酸鐵鋰電池進(jìn)行了分析，中子衍射的結(jié)構(gòu)如上圖所示。放電后的磷酸鐵鋰電池的中子衍射圖譜如下圖所示。放電后的磷酸鐵鋰電池，正極磷酸鐵鋰處于嵌鋰狀態(tài)，而負(fù)極出于脫鋰狀態(tài)，但是實(shí)際上我們?cè)谘苌鋱D譜上看到了正極中還存在著FePO4的衍射峰，這表明正極中存在著數(shù)量可觀的FePO4。經(jīng)過(guò)相關(guān)的計(jì)算顯示，采用MCMB負(fù)極的儲(chǔ)存電池LFP：FP比例為75:25，而循環(huán)電池的LFP：FP比例為67:33，采用NC負(fù)極的儲(chǔ)存電池這一比例為58:42，循環(huán)電池的這一比例為55:45。我們?cè)谥凶友苌鋱D譜中沒(méi)有觀察到嵌鋰狀態(tài)的石墨LiC6的衍射峰，這表明在電池中不存在嵌鋰，但是與導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)失去連接的嵌鋰狀態(tài)石墨LiC6。