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嵌-脱型锂二次电池正极材料在Li+的可逆嵌脱过程中会伴随着电极材料体积的膨胀和收缩。在长期的膨胀-收缩过程中,会导致电极结构的失效,造成电池寿命的终结。另外,嵌-脱型正极材料都是以固态形式存在于电极中,Li+在电极材料本体中的迁移往往是整个电极反应的限制步骤,这也是影响电极倍率性能的主要因素。液态电极在电极反应中不存在Li+的晶格中的可逆嵌脱,同时具有大倍率充放电的潜力。本文使用铁氰化钾[K3Fe(CN)6]作为锂二次电池正极活性物质,制备了三种不同的电极(K3Fe(CN)6/SP Li、K3Fe(CN)6/XC-72、K3Fe(CN)6电极)。通过比较三种电极在1mol/LLiPF6EC/DMC/EMC电解液中的循环伏安(CV)行为、充放电曲线和设计验证实验,提出了电极的充放电机理,即:在2.03.3V电压范围,电极经历的是液态电化学过程,参与电极反应的活性物质为溶解在电解液中的K3Fe(CN)6;3.34.0V电压范围电极经历的是固态电化学过程,未溶解的固态K3Fe(CN)6在此电压范围参与电化学反应。测试结果还表明:1、K3Fe(CN)6/SP Li电极在0.5C倍率下拥有72.1mAh/g的可逆比容量,达到理论比容量(81.5mAh/g)的88.5%,并且该电极同时具有优秀的倍率性能和循环性能;2、液态电化学过程比固态电化学过程具有更好的循环稳定性和更优秀的倍率性能。对K3Fe(CN)6/SP Li电极在1mol/L LiPF6EC/DMC电解液中的电化学性能研究表明,在1mol/L LiPF6EC/DMC电解液中电极具有和在1mol/L LiPF6EC/DMC/EMC电解液中相似的电化学行为,但是电极具有更加优秀的倍率性能。本文使用两种方式对K3Fe(CN)6/SP Li电极液态过程的电化学性能进行了研究。第一种,固态过程完全衰减只发生液态过程之后,在2.04.0V电压范围对电池进行测试;第二种,在2.03.3V电压范围对电池进行测试,避免固态过程的发生。研究结果表明:1、2.04.0V电压范围K3Fe(CN)6/SP Li电极液态过程在1mol/L LiPF6EC/DMC/EMC电解液中具有更好的循环性能;2、2.03.3V电压范围K3Fe(CN)6/SP Li电极液态过程在1mol/L LiPF6EC/DMC电解液中具有更好的倍率性能和循环稳定性,在循环过程中的容量损失还可以通过将充电电压上限提高来恢复。3、K3Fe(CN)6/SP Li电极液态过程在2.04.0V电压范围比在2.03.3V电压范围具有更好的循环稳定性。在文章的最后,为了解决使用K3Fe(CN)6作为正极活性物质需要使用金属锂作负极的问题,研究了M4Fe(CN)6(M=K、Na)作为正极活性物质的M4Fe(CN)6/SP Li电极在1mol/L LiPF6EC/DMC/EMC中的电化学性能。实验结果表明:K4Fe(CN)6/SP Li作为锂二次电池正极,在0.5C倍率电极具有55.7mAh/g的可逆比容量,达到理论比容量的76.5%,而使用Na4Fe(CN)6/SP Li作为锂二次电池正极,在0.5C倍率电极可逆比容量仅达到理论比容量的29.6%。对这两种盐作为正极活性物质的研究还有很大的发展空间。基于本文的研究,可以看出以K3Fe(CN)6作为正极活性物的质锂二次电池可能成为一种新的储能体系。