关键词： 磷酸铁锂   水热合成   高剪切混合器   表面活性剂   金属有机框架  

摘要： 橄榄石型磷酸铁锂（LiFePO4）作为目前最有发展前景的锂离子动力电池正极材料之一,具有高比容量、好的循环可逆性能、低的原料成本、高的安全性能和环境友好等优点,目前已经成为电池界竞相开发和研究的热点。但其低的电子导电率和锂离子扩散系数,导致了LiFePO4材料在高倍率充放电条件下比容量衰减迅速,从而严重地阻碍了LiFePO4的商业化应用。针对以上存在的问题,本文通过调控LiFePO4材料的颗粒大小和晶体生长方向,以及通过碳改性等手段来改性LiFePO4材料,最终提高其充放电性能。本文取得了如下主要结果:首先,采用实验室规格的高剪切混合器来制备前驱体,经水热结晶,成功地实现了对LiFePO4/C材料粒度大小的调控。通过研究获得了高剪切混合器转子转速对前驱体沉淀和LiFePO4/C材料的晶体结构、颗粒形貌、大小及其分布的影响规律,揭示了高剪切混合器辅助的水热法实现粒度可控的关键。在高剪切混合器转速为1.3×104 rpm下制备得到的LiFePO4/C样品,其粒度减小至220 nm,表现出了优异的电化学性能,在0.1 C和20 C倍率下,其放电比容量分别达到160.1mAh·g-1和90.8 mAh·g-1。其次,在高剪切混合器辅助的水热工艺基础上,继续在前驱体的混合过程中加入了非离子型表面活性剂Tween-80。研究表明,表面活性剂Tween-80分子在水热合成过程中可以降低LiFePO4产物粒度大小,并且可以调控LiFePO4产物沿（010）晶面生长。制备得到的LiFePO4/C材料其颗粒粒度减小至100 nm,I（020）/I（111）比值高达1.19,表现出了优异的电化学性能,在0.1 C和20 C倍率下,放电容量高达166.5 mAh·g-1和119.6 mAh·g-1。最后,采用金属有机框架MIL-100（Fe）同时作为模板和原料,制备得到了由LiFePO4纳米颗粒嵌入多孔连续碳骨架内部的三维多孔LFP/CNWs材料。为了进一步提高该材料的导电性能,将LFP/CNWs样品同三聚氰胺(C3N3（NH2）3)混合后,经碳热还原反应制备得到了氮改性的LFP/N-CNWs材料。该氮改性的多孔碳骨架（N-CNWs）环绕在LiFePO4纳米颗粒表面,增大了LiFePO4颗粒同电解液之间的接触面积,加快了锂离子和电子在整个电极材料内的传导速率,提高了LiFePO4材料的有效利用率和倍率性能。LFP/N-CNWs样品在0.1 C和20 C倍率下的放电容量分别达到161.1 mAh·g-1和93.6 mAh·g-1。

关键词： 磷酸铁锂电池组   强制风冷散热   最高温度   温差   结构优化  

摘要： 推动电动汽车的发展对解决全球范围内的能源短缺、气候变化和环境污染具有战略性的意义。电池技术是电动汽车三大核心技术之一,磷酸铁锂电池因其能量密度大、充放电电压高、自放电率低等优点被广泛应用于电动汽车领域。电池本身制造误差和使用误差易造成电池组各单体电池生热不同,使得电池组温度过高或温差过大;同时温度问题反过来造成磷酸铁锂电池的充放电效率及充放电状态的差异性加剧,甚至可能造成电池组热失控或爆炸现象。因此,基于电池组最高温度和温差两大目标进行电池组热管理系统设计对提高电池组安全性和可靠性具有重要意义。强制风冷散热系统因其结构简单、成本低、易于操作控制等优点在电池热管理系统中具有重要的应用价值。本文采用实验与CFD仿真分析相结合的方法对磷酸铁锂电池组风冷散热效果进行研究。首先搭建磷酸铁锂单体电池和电池组的充放电实验平台,对不同充放电倍率下电池的电压特性和温度特性进行分析;之后以磷酸铁锂电池的生热机理和电池组实验数据为基础建立电池组风冷散热结构的三维仿真模型,进行2C放电倍率下电池组风冷散热效果的仿真分析。电池组表面温度、温差的仿真结果与实验结果具有较高吻合度,验证了CFD仿真分析方法的可靠性;然后以空气进风角度、空气出风角度和电池间间距的布置形式为设计变量,通过单因素变量分析和正交试验方法对强制风冷散热结构进行优化设计。极差分析得出了各因素的最佳水平组合,结构优化模型的散热效果较初始模型得到了较大改善。方差分析从误差项的角度对各因素的显著性水平进行考察,为风冷散热结构的进一步优化研究指明了方向;最后在结构优化模型的基础上,提出了一种空气循环流动的风冷散热装置。从空气流动循环周期和周期间隙两个角度对空气循环流动的风冷散热策略进行了研究,电池组各单体电池温差降低,各单体电池温度一致性得到改善。综上所述,优化后强制风冷散热系统可以很好地满足磷酸铁锂电池组的散热要求,研究方法和研究成果都具有重要的工程意义。

关键词： 锂离子电池   倍率性能   磷酸铁锂   磷酸钒钠   石墨烯导电剂   聚糠醇粘结剂  

摘要： 磷酸铁锂（LiFePO4）作为安全性相对最好的动力锂离子电池正极材料,具有资源丰富、原料环保、充放电比容量高、晶体结构稳定且循环性能好等优点。然而,LiFePO4材料及电极的倍率性能较差,限制了动力磷酸铁锂电池的功率密度和能量密度。本论文通过改善材料和电极的结构,研究具有导电性能的粘结剂,从而提高磷酸铁锂电极的功率特性。采用高速砂磨处理LiFePO4中间体,合成出介孔碳/纳米磷酸铁锂复合材料（S-LFP@C）。LiFePO4中间体优先经过高速砂磨进行纳米化,此过程限定了最终磷酸铁锂复合材料的颗粒尺寸形貌。所制备的S-LFP@C颗粒表面被一层3～5nm的介孔碳层所包覆,颗粒尺寸约为95 nm,比表面积达到48.0 m2·g-1。在10 C倍率下,S-LFP@C材料的可逆比容量约为100 m Ah·g-1,1000次循环后容量保持率为90%。此外,LiFePO4中间体颗粒尺寸的减小也有助于降低磷酸铁锂复合材料的烧结温度和时间。采用铁粉作为双功能原料,既为氧化石墨的绿色还原剂,也为LiFePO4材料的廉价铁源。利用带正电的铁离子和带负电的还原石墨烯间静电相互作用,提升LiFePO4颗粒与石墨烯间的附着力,制备出石墨烯负载S-LFP@C材料（S-LFP@C/rGO）。测试结果表明,S-LFP@C/rGO材料在10 C倍率下的比容量约为110 m Ah·g-1,1000次循环的容量保持率为95%。此外,采用快离子导电Na3V2（PO4）3材料包覆S-LFP@C颗粒（LFP@NVP@C）,改善锂离子在颗粒表面的脱嵌反应势垒,提高了磷酸铁锂材料在低温条件下的倍率性能。在-10 oC,LFP@NVP@C材料1 C倍率的可逆比容量为80 m Ah·g-1,比未修饰的高出约10%。通过对电极内的非活性物质成分进行优化,采用可膨胀石墨作为原料,经过高温热膨胀、异丙醇超声和硝酸清洗等工艺,得到多层石墨烯（MG）。以MG作为电极导电剂,制备出含多层石墨烯的磷酸铁锂（S-LFP@C/MG）电极。MG具有良好的片层结构和优异的导电性,明显了改善电极内的导电网络,优化了电子传递的路径。经电化学测试,S-LFP@C/MG电极在10 C倍率下的比容量约为120 m Ah·g-1,放电平台接近3.3 V。利用生物质衍生物糠醇的原位聚合过程粘结电极活性材料,制备出聚糠醇粘结的磷酸铁锂（S-LFP@C/PFA）电极。糠醇（FA）溶液与S-LFP@C材料以及导电剂具有良好的润湿性,经过草酸催化聚合后,生成的聚糠醇（PFA）可以牢固地粘结S-LFP@C材料,并增强与金属集流体的结合强度。此外,PFA其具有的碳碳双键共轭和氧杂原子结构,可以分别作为电子和离子传递通路。因此,PFA是一种具有电子和离子导电性的粘结剂。在电化学测试中,不含有任何导电剂的S-LFP@C/PFA电极（PFA质量分数仅为3.8%）,在10 C倍率下的电极比容量为101 m Ah·g-1,S-LFP@C材料的比容量为105 m Ah·g-1。在1 C倍率下,500次循环的容量保持率为75%。本论文针对磷酸铁锂材料及电极较差的倍率性能,通过颗粒尺寸纳米化,还原石墨烯修饰和快离子导体包覆进行改进,采用二维石墨烯导电剂和聚糠醇导电粘结剂,提高了磷酸铁锂电极的功率特性。

关键词： 石墨烯   磷酸铁锂   锰酸锂   化学气相沉积法   原位包覆  

摘要： 作为性能优异的锂离子正极材料,磷酸铁锂较低的电子电导率和较低的离子电导率以及锰酸锂在电化学循环过程中容量衰退的问题限制了它们的发展。石墨烯导电性好、机械性能好、化学稳定性高,可用来改性磷酸铁锂、锰酸锂正极材料,提高其电子电导率,且石墨烯作为保护层,可以起到缓冲体积膨胀、增加锰酸锂和磷酸铁锂的循环稳定性、降低容量衰退的作用。本论文主要研究石墨烯改性锂离子电池正极材料的制备方法,探讨了以石墨烯直接掺杂磷酸铁锂,以及化学气相沉积（CVD法）制备石墨烯原位包覆磷酸铁锂,对电池正极材料进行改性的方法。研究了碳源、生长基体、载气体以及温度的控制对改性材料的影响,用XRD、SEM、TEM、元素分析以及拉曼光谱等表征手段对改性后材料的晶体结构、表面形貌进行分析表征,优化制备工艺条件。化学气相沉积法（CVD法）制备石墨烯原位包覆锂离子正极材料锰酸锂的优化工艺条件,N2氛围,反应温度800℃、催化剂A用量0.1%以及苯用量为1 ml。测试石墨烯改性锰酸锂正极材料的电导率,由2.48×10-5 s/cm提高近20倍至4.65×10-4 s/cm。当反应温度为800℃、苯用量为0.2 ml以及催化剂A用量为0.1%时,得到的LiFePO4/G复合材料的改性效果最好,电化学性能测试结果表明:改性后锂离子正极材料磷酸铁锂的电导率由4.70×10-4 s/cm上升至0.93 s/cm,提高四个数量级。电流密度为0.1 C时,LiFePO4正极材料放电比容量由133.9 mA·h/g提高至153.3mA·h/g;石墨烯原位包覆磷酸铁锂可以提高磷酸铁锂正极材料的循环稳定性,当电流密度为0.5 C下,Li FePO4/G复合材料经130次循环充放电以后,放电比容量保持率由77.2%增加到91.1%;且在不同电流密度下（0.1 C、0.2 C、0.5 C、1 C、5 C）,放电比容量保持率均高于磷酸铁锂正极材料;在开路电压,扫描频率为0.01Hz100kHz时,Li FePO4/G复合材料的阻抗为129Ω减小52.40%;在扫描速率为0.1mV/s以及电压范围为2.5 V4.2 V下,Li FePO4/G复合材料的循环伏安特性改善,电位压差由0.51V降至0.38 V,材料极化程度下降,提高材料反应活性。综上所述:CVD法制备石墨烯原位包覆磷酸铁锂,有效降低了材料的电阻、极化以及缓冲磷酸铁锂在充放电过程中的体积膨胀,改善磷酸铁锂的电化学稳定性。

关键词： 钛酸锂电池   磷酸铁锂电池   在线均衡   离线均衡  

摘要： 近年来,能源危机和环境恶化问题日益突出,传统汽车不仅消耗化石燃料且造成了很大的污染,因此采用电池作为动力源的电动汽车越来越引起重视。电动汽车的车载动力电池往往需要串并联成组才能达到电动汽车的电压、功率、能量等级要求,然而电池成组后如果出现单体电池不一致性的现象,会导致整组电池电量下降、利用率降低。本课题以北京市科委“节能与新能源汽车培育”专项课题中的《矿用防爆无轨胶轮纯电动汽车关键技术研究》为依托,主要任务是针对电池组不均衡问题提出实际可行的解决方案。本文首先从电池等效电路模型出发,利用ARBIN BT2000充放电设备对单体磷酸铁锂电池和钛酸锂电池做了参数性能实验测试,以此为基础分析了直流内阻、极化电压、SOC(State of Charge)和电池容量对电池组不均衡的影响。分别对能量耗散型和能量非耗散型均衡电路结构进行了分析,对比了不同的均衡方法和均衡控制策略,并提出了本文适用的基于外电压判别方法的能量耗散型电路结构。本文分别针对在线和离线两种方式完成了均衡系统设计。在线均衡系统是以飞思卡尔的单片机和凌力尔特LTC6804-1芯片为核心设计出采集均衡板,该板的主要功能是采集电池组内各单体电压、测量单体温度、均衡电池组容量和对外通信。本文提出了离线均衡系统的功能设计和模块设计方案,包括支持多种类型锂电池组均衡、支持顺接和跨接两种电池组结构、支持自动均衡和手动均衡模式以及均衡电流的换挡调节。最后利用均衡实验验证本文所设计的均衡系统及提出的均衡方法。分别针对钛酸锂电池组和磷酸铁锂电池组不均衡的三种典型情况,借助ARBIN EVTS充放电设备,分别对在线均衡和离线均衡做了功能性测试,验证了均衡系统的功能并对实验数据进行了分析,结果证明了其均衡效果和精度均可以满足实际需求。

关键词： 磷酸铁锂电池   荷电状态   端电压控制法   工作阈值   平均场理论   安时计量法  

摘要： 随着世界能源的匮乏和环境的破坏,节能与环保已成为当今世界的主题。电动汽车作为新能源交通工具的代表,以电能为驱动源,不消耗化石燃料,无污染气体排放。电池管理系统(BMS)作为动力电池与电动汽车之间的纽带,根据电动汽车的工作要求合理控制动力电池组的输出特性,而电池荷电状态SOC(State Of Charge)是电池管理系统的核心。电池SOC实时估算的准确度直接影响动力电池的安全性和能量利用率,对能否发挥电动汽车的最佳性能有着至关重要的作用,因此,电池SOC的精确预测对于电池管理系统具有重要意义。磷酸铁锂(LFP)电池具有比能量较高、热稳定性好与循环寿命长等优势,成为我国电动汽车最主要的动力能源。然而,还有很多技术和理论亟待攻关克难,尤其是动力电池的安全隐患和能量利用率低下的问题,直接影响整车的安全性和电动汽车的行驶里程,这些问题的存在令购车者望而却步,严重制约了电动汽车的发展与普及。本文针对单体磷酸铁锂电池进行实验分析。首先,讨论了电池端电压作为磷酸铁锂电池工作截止条件对电池的安全、循环寿命和能量利用率的影响,提出端电压控制法使用的局限性和危害性;其次,阐述了磷酸铁锂电池新型工作阈值的控制策略,并进行建模和验证,结果说明新型控制方法不仅提高了电池使用的安全性,有效防止了由于过充过放导致的电池燃烧和爆炸,而且解决了端电压截止法在低温和高倍率时带来电池能量利用率低下的问题;最后,在新型LFP电池工作临界条件的基础上,利用平均场理论(RMF)的思想,对安时计量法中各个影响因素进行了修正,使其在动力电池工作状态实时变化的情况下,也能及时地精确预估电池SOC,保证动力电池组的安全性和有效性。

关键词： 通信行业   铁锂电池   节能减排  

摘要： 通信用磷酸铁锂电池又称铁锂电池，是一种正极材料为磷酸亚铁锂（LiFePO4）的新型蓄电池，因为铁锂电池具有安全性高、寿命长、成本低、重量轻、无污染等优势，在电动汽车行业、通信行业、UPS设备中得到广泛应用。我国通信行业的专家学者结合行业特点，对铁锂电池的应用做了大量实验并建立了多种锂铁电池的试验点，进一步探究其节能减排方面的效益。对此，本文在前人的研究基础上进行总结概括，并结合实例，对通信用磷酸铁锂电池的节能减排应用进行简要探讨分析，希望能够为锂铁电池的进一步推广奠定理论基础。

关键词： 磷酸铁锂   二次碳包覆   锂离子电容器   水系电解液  

摘要： 本论文采用两步法制备了二次碳包覆磷酸铁锂复合材料。首先以LiCO、Fe CO·HO、NHHPO为原料,聚乙二醇(PEG)为颗粒生长抑制剂,通过高温煅烧制备出具有纳米结构的磷酸铁锂材料,再以制备的磷酸铁锂为原料,分别以蔗糖、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素钠等有机物为碳源,经过高温碳化制备二次碳包覆磷酸铁锂复合材料。然后对合成磷酸铁锂和二次碳包覆磷酸铁锂复合材料进行热失重(TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱、循环伏安(CV)及交流阻抗(EIS)等一系列表征和性能测试。并分别以获得的磷酸铁锂材料和二次碳包覆磷酸铁锂复合材料为正极组装成锂离子电容器,对其进行恒流充放电等电化学性能进行测试分析。在此过程中我们考察了(1)煅烧温度和PEG加量对磷酸铁锂材料的影响;(2)二次碳包覆过程中,蔗糖加量以及碳化温度对二次碳包覆磷酸铁锂复合材料的影响;(3)碳源对二次碳包覆磷酸铁锂复合材料的影响;(4)水体系锂离子电容器的优化。实验结果表明:(1)以PEG为颗粒生长抑制剂成功制备了粒径约为100 nm的磷酸铁锂材料,在实验过程中,PEG的链状结构能有效的控制了晶粒生长与团聚,形成粒径较小且形貌规则的磷酸铁锂材料;并得到当煅烧温度为550℃、PEG加量为1.0 g时制备的样品具有最优的电化学性能,循环伏安结果表明,该样品在5m V/s的扫描速率下,比电容值达到725 F/g。其组装的锂离子电容器在电流密度为2 m A/cm时,比电容值可达49.6 F/g。(2)以蔗糖为碳源成功的制备了具有良好碳包覆结构的二次碳包覆磷酸铁锂复合材料,并且得到了当煅烧温度为550℃、蔗糖加量为1.0 g制备的样品具有最优的电化学性能,循环伏安结果表明,该样品在5 m V/s的扫描速率下,比电容值达到845 F/g。其组装的锂离子电容器在电流密度为2 m A/cm时,比电容值可达59.3 F/g,且具有良好的循环稳定性。相对于未进行二次碳包覆磷酸铁锂材料,电化学性能有了明显的改善,这主要是由于二次碳包覆形成的碳层有助于锂离子在磷酸铁锂晶体与电解液间的扩散,提高离子导电率,从而改善电化学性能。(3)相对于PVP和羧甲基纤维素钠,以蔗糖为碳源制备的二次碳包覆磷酸铁锂复合材料及其组装的锂离子电容器具有更好的电化学性能。(4)在对不同水系电解液锂离子电容器的影响考察中,我们发现以1 mol/L Li NO水溶液为电解液的锂离子电容器具有更好的电化学性能,其最高工作电压可达1.6 V;在对工作电压对锂离子电容器的影响考察中,我们发现随着工作电压的增加,锂离子电容器的能量密度大幅增加。

关键词： 磷酸铁锂   等级结构   微波辅助   碳包覆   锂离子电池  

摘要： 作为一种高性能的能量存储系统,锂离子电池（LIBs）给汽车工业带来革命性的巨大前景,被认为是近二十年的现代电化学研究中最令人印象深刻的成功之一。它们可以给大部分便携式设备提供动力,并且逐步作为动力电源应用到电动汽车。锂离子电池电极材料尤其是正极材料的研制与开发是材料科学领域的研究重点。橄榄石型LiFePO4由于其固有的结构和化学稳定性,可以保证电池的安全和长循环寿命。此外,橄榄石型LiFePO4是由低成本和环境友好的Fe和PO4基团组成,这有利于它的大规模应用。因而LiFePO4成为开发低成本、高性能正极材料的研究重点。但是,低的电子传导率和低的锂离子扩散率降低了LiFePO4的倍率性能,使它的大规模应用受到限制。研究者们广泛采取纳米结构和碳包覆相结合的路线来解决上述的问题。我们前期研究发现,多孔纳米结构材料由于具有较大的比表面积、较多的活性位点以及较短的锂离子的传输距离,可以极大地提高材料的电化学性能。基于以上的考虑,本论文通过微波辅助溶剂热/水热法和普通溶剂热法合成了多孔纳米等级结构的磷酸铁锂并将其用于锂离子电池正极材料,讨论了不同的实验条件对形貌及性能的影响,研究其合成机理及电化学作用机制,探讨结构与性能之间的关系。主要研究结果如下:（1）采用微波辅助溶剂热法和后续的碳包覆过程制备出由50～100 nm的纳米颗粒构筑成的三维双连续介孔-大孔等级结构LiFePO4/C纳米复合材料。丰富的三维大孔使得电解液能够更好地渗透到材料中,促进锂离子的扩散;介孔提供更多的电化学反应位点;LiFePO4纳米颗粒外包覆的碳层可以提高电导率,从而促进Fe3+到Fe2+的可逆反应,并减小电极极化;此外,纳米尺度的颗粒尺寸可以缩短锂离子嵌入脱出的扩散距离。因而所合成的LiFePO4/C复合材料具有优异的电化学性能。（2）分别采用微波辅助溶剂热和水热法配合后续的碳包覆过程制备出两种多孔结构LiFePO4/C微球。两种多孔微球分散性好,尺寸均为1μm左右。所合成的两种LiFePO4/C复合材料作为正极材料均具有优异的电化学性能。这归因于多个因素。一方面,多孔的结构能够提供更多的活性位点,可以加快Li+和e-在电极/电解液界面的扩散迁移。另一方面,包覆的碳层可以提高材料的导电性。（3）通过溶剂热法和后续的碳包覆过程合成出一种由纳米棒密堆积组装成的等级结构LiFePO4/C介晶材料。所合成的介晶材料具有优异的电化学性能。且随着循环圈数的增加,充放电比容量也随之增加。这可能归因于独特的等级材料介晶结构,使得材料具有很强的电化学反应动力学,有更多的Li+进行嵌入脱出,同时包覆的碳层可以极大地提高电子导电性,这两者的协同作用使得我们的材料具有优异的电化学性能。

关键词： 磷酸铁锂   纳米线阵列   阳极氧化铝模板   溶胶-凝胶法  

摘要： 磷酸铁锂（LiFePO4）作为锂离子电池正极材料,有着污染性低、高温安全稳定,原料便宜等优点,但也存在电子传导和锂离子扩散系数低的缺点,因此其倍率性能较差。目前主要通过制备纳米化的LiFePO4来解决该问题。但纳米化材料的尺寸分布通常不均一,且比表面积大,振实密度小,增加了锂离子的扩散距离。因此,寻找一种既可以减少晶粒尺寸又可以提高电导率和锂离子扩散速率的方法尤为重要。本论文设计并制备了三维结构LiFePO4纳米线阵列,既减少了LiFePO4的尺度,也提高了电导率和锂离子扩散速率,提高了材料的充放电性能。本论文采用二步阳极氧化的方法制备了厚度可控、孔径可调的阳极氧化铝（AAO）模板。实验结果表明:控制二次氧化的时间可以调节AAO模板的厚度,孔径的大小和磷酸扩孔时间也存在一定线性关系。实验可制得孔径大小60-400nm的AAO模板。以氯化亚铁、柠檬酸、磷酸、碳酸锂为原料,通过溶胶-凝胶法可以制得均一的Li Fe PO4纳米级颗粒。柠檬酸的加入既起到了包覆导电碳的作用,也抑制了颗粒的长大,制得的颗粒尺寸约100nm,电导率为3.1×10-3S/cm。纳米颗粒也表现出了良好的电化学性能。在0.1C和10C的充放电容量为156m Ah/g、88m Ah/g,且10C循环50圈容量衰减率小。以PVP为粘结剂通过静电纺丝制备出直径为100nm的一维Li Fe PO4纳米线,该纳米线的电化学性能均与纳米颗粒接近,说明纳米线也可以降低Li Fe PO4的尺寸,减小锂离子扩散的曲折距离,从而提高了Li Fe PO4的电化学性能。上述纳米材料的成功制备为制备三维纳米线阵列奠定了基础。以阳极氧化铝（AAO）为模板,采用上述溶胶-凝胶法制得的LiFePO4前驱体,利用真空负压将前驱体填充入模板中,并进行脱模干燥处理,可得到三维Li Fe PO4纳米线阵列。阵列中的纳米线直径与模板孔径一一对应,且排列规整,互相平行。由于特殊的纳米线结构形成了定向的锂离子传输通道,缩短了锂离子的扩散距离,因此,相对纳米颗粒而言,阵列与电解液的接触电阻降低,锂离子传输速度加快（2.87×10-14 cm2/s）,且反应的可逆性增加,循环性能和倍率性能得到了进一步提高,在0.1C和10C下充放电容量可达160m Ah/g、106 m Ah/g。