2022年锂离子电池电极材料分析研究进展.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 锂离子电池电极材料讨论进展.txt9母爱是一滴甘露,亲吻干枯的泥土,它用细雨的温情,用钻石的坚决,期望着闪着碎光的泥土的肥沃；母爱不是人生中的一个凝固点,而是一条流动的河,这条河造就了我们生命中漂亮的情感之景；本文由 minzetu 奉献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳；建议您优先挑选TXT,或下载源文件到本机查看； 第 l 0卷 第 1 期 19 9 8年 3 月维普资讯 化学进展 Vo . 0No 1 11 . M a ., 1 9 r 8 9 PROGRES N S I CHEM I TRY S 锂离子电池电极材料讨论进展 T M / 周 恒辉 慈云祥北 京 10 7 > 0 8 1 北京 大 学化 学 与分子 工程 学 院刘 昌炎 V 中国科学 院化 学研究所 摘 要 北 京 10 8 > 0 00 负 结构与 电化学性能本 文 综述了锂离子电池 中正 , 电极材料 的制备 , 之 间的 关系 . 正 极材 料 包 括 嵌锂 的层 状 L i MO: 尖 晶石 型 L o 和 i M 结 构 的过渡 金 属 氧 化 物 M c, , , , oNiMn V> 负极 材料 包括 石 墨 , 氢碳 , 碳 和金属氧 化物 . 侧 重于 阐述 控 制锂 离 子 电 舍 硬 池 循环过 程 中可 逆 嵌锂容 量 和稳 定性 的嵌 锂 电极材 料 的结构 性 质 . 培 出 18 篇 参考 文献 . 1 关词锂子池嵌材 键 离电 锂 堪 螺 蛾 材 料 Pr g e si t d e f t e El c r d o r s n S u iso h e to e M a e il orLiI n te is t ra s f o Ba t re Z o e g u a n in h uH n h i Yu x a g 钮桃 :C l g f e sr & Moeua n ier g P k ies y B in 0 8 1Chn > ol eo mit e Ch y lc lrE gn e n , e gUnvr i , ej g1 0 7 , ia i t i Li uCh n y n ag a n t u eo h mi r , eC ieeAc dmyo ce c s ei g 1 0 8 , ia Isi t f e s y Th hn s a e f in e ,B in 0 0 Chn > t C t S i A t 矗 t Ths p p r r ve h rhto s i e we n s n h ss sr c u e n r c i a e e iws t e e in h p b t e y t e i , tu t r s a d p o e t so n e c lt n ee to e t a ee O2a d s i e . tu t r s r p ri fit r aai lcr d s wih ly r d Li e o M n pn lLiM 0lsr c u e = C N iM n V>a a h d s n r p i M o, , , sc t o e ,a d g a ht e,ds r e e a b n a d me xd sa _ i d r d c r o n alo ie a n o o e n Li o a tre .Em p a i i o u e n t e sr cu a r p riso n e c lto d s i - n b teis i h ss sfc s d o h tu t r lp o e te fit raa i n ee to e ma e il Ih ae r lt o t e rc a g a l a a iya d sa i t u ig c lc r d t raswh c r ea e t h e h r e b e c p ct n tb l y d rn y 1 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - d i cig o o s 1 8 rf r n e r ie . l fLi n . 1 ee e c sa eg v n n i Ke r s Li n b te is n e c lt n ma ei l o o s a h d s n d s ywo d 4o a tre i tr aai tras fLi n c t o e a o e o i l l 自 15 年 G s nPa t 提出铅一 89 at l e o n 酸电池概念以来 , 化学 电源界始终在探究新的高 比能 量, 循环寿命长的二次电池 .1 9 年 日本 S NY 公司领先研制胜利并实现商品化的锂离子 90 O 电池 是在二次 电池 的基础上进展起来 的, 它既保持 了锂电池高电压 , 高容量的主要优点 , 又具有循环寿命长 , 安全性能好的显著特点 , 在便携式 电子设备 , 电动汽车 , 空间技术 , 国防 工业等多方面展现了宽阔的应用前景和潜在的庞大经济效益 , 快速成为近几年广为关注的 讨论 热 0 一 收稿 :1 9 9 7 年 3 月 , 收修改稿；1 9 年 5 月 97 维普资讯 化学进展第 1 0 卷所谓锂离子电池是指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次 电池 . 电池 充 电时 , 当 锂离 子从 正 极 中脱嵌 , 负极 中嵌 入 , 电时反之 . 在 放 需要 一个 电 极 在 组 装前 处 于嵌 锂 的状 态 , 一般 选 择 相 对锂而 言 电位大 于 35 且在 空 气 中 稳 定 的嵌 锂 .V 过 渡 金 属 氧 化 物 作 为 正极 , Ll C O2 0 如 i o < < 0 8 , i Ni . > L O2 0< < 0 8 . > 及 L MnO < < 157 作 为 负极 的材 料就选 择 电 位尽 可能接 近锂 电位 的可嵌 入锂 的 i 0 >63 ,. 化合物 , 如各种碳材料 0 和金属氧化物 0 . 由于用锂离子在负极中的嵌入和脱嵌反应取代金 属 锂 电极 上 的沉 积和 溶解 反应 , 免 了在 电极 表面锂 的枝状 晶 化 问韪 , 避 使得锂 离 子 电池 的循环寿命 和 安全 性 能远 优于 二次 锂 电池 . 本 文系统 地评 述 掌握 锂 离子 电池性 能的 关键 材料 电池 中正 负极 活性 材料 近年 来 的研 究进 展 . 一 , 正极材料的制备 , 结构和性能的" 贮存库 " . 为了获得较高的单作为正极材料的嵌锂化合物是锂离子电池中锂离子体电池电压 , 倾向于挑选高龟势韵嵌锂化合物 .般而言 , 正撂材料应满意 : 在所要求的充放 电电位范畴内 , 具有与 电解质溶液的 电化学相容性； 温顺的 电极过程动力学 ； 高度 可逆性； 全锂化状态下在空气中的稳固性 . 目前讨论的热点主要集 中在层状 LMO 和尖 i . 晶石型 LM 结 构 的化合 物上 =C NiMn V 等过 渡金 属 离子 >1 i O. M o, , , " . 1 层状 LMO 合物 . i 化 理 想 的 层 状 LMO. 构 属 三 i 结 方 晶系 , 离子 以稍 微扭 曲 的立方 O 一紧密积累 排列 1 r , 原子 处 图 > M - 9 于 涂 成 阴影 的八 面 体 层 , 工 而 原 子 处 于 无 阴影 的 八 面体 层. 这类 层 状 化 合 物 作 为 锂 离 子 电 池 的正 极 材 料 , 键 是 在 L 离 子 的 脱 嵌2 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 与 嵌 关 i 入 过 程 中 结 构 变 化 的 程 度 和 可 逆性. > Co 1 Li O2 最 早用 于 商 品 化 的锂 离 子 电池图 l 层状 LMO i 化舍 物的结构示意图中 的正 极为 LC O2 用 L O3 io - r , i C 或 LO i H 与 C C 等钴盐混合在 90 2 o O. 0 " 烧制而成 , 但其容量较低 , 循环性能较差 . oho 等 0_ Y si 8 用钴 的有机酸络合物作为原料制备的 LC O , i 由于原料的混合是在分子水平上进行 , o 可逆 容量为 1 2 h·一, 3mA g 循环性能也得到改善 . 该化合物制备相对简洁 , 有高达 4 5 的工作 .V 电压 , 在充放电过程中 ,i o L C O 发生从三方晶系到单斜 晶系的可逆相变 0 但这种变化只 一 , 伴 随很 少的 晶胞参 数变 化 , 有 良好 的可 逆性 . 故 但 是 ,i C O L o 的容量 一 般被 限制 于 1 5 2mAh ·一, g 否就 , 充 电将 导 致 不行 逆 容 量 过缺失和极化 电压增大 , 且其价格高 , 有毒 . 因此 , 随着价廉而性能优异的正极材料研究的深 入 ,o 的使用量 将逐步减 少 . LC O 维普资讯 第 1 期 > VO2 2 Li 周恒辉等锂离 子 电弛 电极材料研究进展0 但与 LC Oz , io 不同 . 当 u 离子脱嵌时, 钒的价格较钴低 , 亦能形成层状化合物层状层 i 的 LVO 变得不 稳固 , L VO: , <O 3时 , 有 13的 钒 离子 从钒层迁入 缺 锂在 i 中 当 . 约 / 形成 电化学 活性很 小的有缺陷的岩盐结构 . 而破坏了锂离子扩散用 的二维平 面 , 从 且锂离子的嵌入 不能再 生原有 的层状结构 . > Ni 3 Li O2 镍与钴的性质相近 , 价格比钴低 , i i LN O 是继 LC O 后讨论较多的层状化合物口 蜘. io : 一般 是用 锂 盐与 镍 盐混 合 在 7 0 5 固态反 应制 备 " .LNi 0 80c 经 i O:目前 的最 大容量 为 , 10 A g 工作电压范 围为 2 5 .V, 5m h· , . 4 1 不存在过 充电和过放 电的限制, hu u 认为 O zk 这 是锂 离子 电池 中最 有 前途 的正 极 材料之 一 . 与 L C O 一样 , i o. 在充放 电过程 中 L C O 也发 生从三方晶系到单斜 晶系的可逆 i o. 相变 0 .L 子 的嵌入 与 脱嵌 通 常发 生 于 z 一 0 6 此 范 围 内 L Ni 的晶 胞体积减 i 离 O . , i O. 少约 2 7 , . 这种较小的变化使得 n 离子在该电极上的嵌入与脱嵌有良好的可逆性 . 尽管 LNi 作为 锂 离子 电池 的正 极材 料有 许 多优 于 LC O 处 , LNO: i O io 之 但 i i 的实 际应用仍受到限制 . 这主要是 由于制备三方晶系的 LNO 时简洁产生立方晶系的 LN O , i 3 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - i ii 特殊是当热处理温度大于 90 时, i O 将全部以立方晶系形式存在I , 0 c LNi 】而在非水 电解质 溶 液中 , 立方 晶系的 LN O 无电化学活性 . LNO. ii. 故 i i 的制备仍吸引着众多的讨论者 , og r R ui e 等 利用样品的粉末 x 衍射 图, 磁性质联合监测合成条件对 LNi 组成的影响 , i O. 制备 出了组成为 L N . . i 0 的样品 .O zk 等 用掺杂部分钴原子 的方法制备 LN C hu u " ii oO 复合正极 , 想借此稳固 LN O 的结构 . 但其电化学性能比单独的 LNO 或 LC O 差 . i i i i. io . > Mn 4 Li O2 由于锰的来源广泛 , 价格不到钴的 1 %, O 且低毒 , 回收 , 易 各种嵌锂的氧化锰 备受重视 " . 层状 的 LMn 一般 用层 状 的岩 盐结构 化合 物 L: O.L · O > " ' i O. i Mn i O Mn 酸处 理制 备 2 . 与 LC O: 同 , 种 LMn 属 于正 交 晶系 在 2 5 4 3 之间 充放 电, 逆 容 io 不 这 i O: .- .V 可量为 20 A 0m h·g 左 右口 , 过 第一 次 充电 , 交 晶 系的 LMn : 变 为尖 晶石型 的 经 正 i O 转 L Mn i . 口 . 因这种 LMn O i O 在空气 中稳固 , 而尖 晶石型的L : 在空气中不稳固 , i O. Mn D h 等3 a n 3 认为这可 作为尖晶石型 L . z i MnO 的前体 . 结构 类似于 LC O2 io 的层状 LMn 最近 由 A m t n i O2 r s og 等 用 离子交 换法从层状 的 r N Mn 制得 . 4 3 .V 之间低电流充放 电时 , a O. 在 . 34 可逆容量高达 20 h · , 7mA g 最为好玩 的是在 3 V 左右并 不转变为尖晶石型的 L , i O. 即在充放 电过程中具有良好的结构稳固 Mn 性, 这将成为今后新一代锂离子 电池正极材料研究的新热点之一 . 2 尖 晶石型 LM, . i O. 尖晶石型的 LM i O. M=Mn C , , V 等> M. . o 中 o 骨架是一个 有利于 L i 离子扩散的四 面体与八面体共面的三维网络 2E 氧原子作立方紧密积累 ,5 的 M 原子交替地位于 图 > , 7 立方 紧密积累的氧层之 间, 余下的 2 的 M 原子位 于相邻层 , 5 因此 , 在脱锂状态下 , 有足够 的 M 阳离子存在每一层中以保持氧原子抱负的立方紧密积累状态 . > Co O4 1 Li 2 4 02 0 "左右制 备 的 LC , 构 类 似 于尖晶石型 的 LMnO _ 其 放 电 电压 约比层状 ioO.结 i 3 , 维普资讯 化学进展第 l O 卷的 LC O 低 0 5 循环性能差 , io . V, 主要是 因这 种 LC z 并 非理 想 的尖 ioO 晶 石 结构 . 当地用 酸 处理 , 以 改 适 可 善 LC 的循 环性 能 口 由于价 ioO . 格 方 面 的 原 因 , 晶 石 型 LC 尖 ioO. 的研 究 不 会 有 更 多 的 进展 , 钴 作 但 为 其 它尖 晶石嵌 锂 化合 物 的掺杂元 素可 能是很 有 意 义的 > V2 2 Li O' 与 LI 类 似 , 晶 石 型 的 vO 尖 LV 作 为 正 极 , 锂 的 脱 嵌 过程 i O 在4 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 2 尖 晶石型 L. t M . 的结构示意图中, 结构从尖 晶石型变成有缺 陷的岩盐 型 , 约有 19 的钒 离 子 从 富 钒 / 层进入相邻层而破坏了供锂离子扩散甩的三维空间 , 而限制了该化合物的应用 . 然而 , 由于价格 上的优势 , 嵌锂的氧化钒仍受到人们关注 _ 用新 的制备方法 , 3 3. 8 采如 模板合成法 0 , 水热 法 0 , 以及掺其它金属离子 或导 电高分子材料 , 以设法 稳固脱锂 状态下的晶体结构及其充放电的可逆性 , 将是推动嵌锂氧化钒在锂离子电池 中的实际应用 最 有希 望 的途径 > i n 0 3 LM 2 LMnO i . 是尖 晶 石型 嵌锂 化 合物 的 典型 代 表 , 众 多的 研 究者 对 其进行 过 广泛 而 深 入 有 的 讨论 : . " 由于在 加 热过 程 中易 失 去氧 而产 生 电化 学性 能 差 的 缺氧 化 合 物 使高容 量 的 , LMnO 的制备较复杂 , i 现在常用的合成方法有多步加热 固态合成法法 , 沉淀 法_ P c ii _ J 6 , ehn 法 6 . 】 2 , 溶液一 凝胶当 - 0 到 1 范 围内变 化时 , i 有相对 于 L / i r 在 L O. Mn i L 电对 4 的 电压平 台 , 此 范 V 在 围充放 电, i . L 0 体积膨胀和收缩对晶格参数影响较小 , Mn 能保持尖 晶石结构 理论容量为 18 A g 实 际容量一般在 10 h ·以下口 . 容量的逐步缺失主要 来 自 离子 4 m h·一 , 2mA g " 锂 完全脱嵌困难和 L Mn0 的溶解 如深度充电 , L . . 锂离子可以进一步嵌入 L i 0 中, Mn 显现了 3 左右的另一个电压平台 , V 对应的组成是 l 2 此时由于 Jh ee 效应导致 <x . a nT l r l L. : . i O 的晶体对称性 以立方晶系逐步变为四方晶系的 L : 利用 4 Mn i O 口 . Mn V 和 3 V 两个 电压平台充放 电, 理论容量高达 25 A g 但相应的 C L Mn0 或 L/ i z 8m h·一, /L :. i 0 电池 L Mn 的容量在循环过程中快速下降 . .G m w 等 E . u mo s 认为两相共存时结构 的不相容导致的电 4 极材辩粒子问电接触不 良是容量损 失的主要缘由 . 但 D h 等 9 a n z 认为上述说明不能合理贝 阐释 3 V 平台容量下降 , 4 而 V 平台容量变化不大的事实 " . " 如何克服循环容量下降 " 成为 目前 LMn 讨论的焦点 .G m w 等 合成 出组成 i O. u mo 为 L 或 L v 的尖 晶石 型合 化物 i Mn 一 + i I O. n 约 00 > 循 环容 量下 降很 小 , 比 .5, 但容 量 仅为 10 0mAh · _. 利 用掺 杂其 它 金 属 离子 , Ge c , e c , , n Mg 等 , 定 g. 如 , rF , o NiZ , 稳 LMn0 的尖晶石结构是目前解决循环容量下降 的最有效方法 i . 最近 A ie m n 等 用溶液一 凝胶法制备的掺 少量 N 的 L. Mn i 0 仅有 一个 3 电压平台 , 1 i N. . + V 充放电时可 以维普资讯 第 1 期周 恒辉等锂离子 电池电极材料讨论进展保 持 立方 尖 晶石结 构不 变 , 且循 环性 能好 , 比容 量达 10 mAh · . 因此 , 们认 为尖 晶石 6 g 我 型 特 别是 掺 杂 型 LMn0 制 备及 结构 与 性 能 关系 研 究可能 是 一 个具 有 重 要 理 论 意 义 和 i . 的应 用前 景 的发 展方 向 . 二 , 负极材料的制备 , 结构和性 能5 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 锂 离 子 电池能否成 功应 用 , 关键 在于 能 可逆地嵌 入脱 嵌锂离 子的负极材 料 的制备 . 类 这 材料要 求 具有 : 在锂 离子 的嵌 入反 应 中 自由能变 化 小 锂 离子 在负 极的 固态结 构 中有 高 的扩 散率； 高 度可 逆的 嵌 入反 应 有 良好的 电导 率 ； 热 力学 上稳 定 同时与 电解 质 不发 生反 应 . 目前 , 究工 作 主要集 中在 碳材 料 4zT 和 具有 特殊 结 构的 其它 化合 物 研 s.-s . 1碳材 料 . . 早在 17 年 , 93 就有人提出以碳作为嵌锂材料 , 并在很多电解质体系中进行讨论 .但是 , 于 其 嵌 锂 过 程 伴 随 着 溶 剂 共 嵌 入 或 引 起 溶 剂 分 解 , 的 嵌入 量 有 限 , 极 不 稳 由 锂 且 定 . 没有 引起 重视 . 直 到 19 ,ONY 公 司以 石油焦炭 作 为负 极 , 使锂 离子 电池的 " , 0 年 S 9 才 研 究进 入 有用 化 阶段 , 从而 引发 世 界范 围 的讨论 热潮 . 目前 , 在锂离子 电池中具有有用价值或应用前景的碳的讨论主要集中于 3 种碳 : 加热 软碳至 24 0 以上得到的高度石墨化的碳 , 0 C 可逆嵌锂容量在 30 h · - 左右 _ 低 0mA g 1 日 6 于 80 热解得到的含肯定量氢的软碳和硬碳 , 0 C 可逆嵌锂容量为 6 0 90m 0 - 0 Ah· " g 10 0 左右处理的含单碳层及大量纳 M 微孔的硬碳 , 0" C 可逆容量介于 5 0 0m . 70 Ah· g 之 间 ". > 墨 1 石嵌锂石墨属离 子型石墨层间化合物 , 其一阶化合物分子式 为 LC , 中的锂离子在 c i 其轴 方 向 垂 直于碳原子 平 面 的方向> 全部重 叠 , 使 石 墨 的 积累次序 从 A 型 变 成 AA 即 上 而 B 型 . 理论容量为 3 2 A g . 7 h· m 锂的嵌入与脱嵌反应发生在 O . 5 一 0 2V 之间 , 具有很好 当前 , 用嵌锂石 墨作为负极 时, 讨论的焦点问题有 : 不行逆容量损 失的机理和 抑制办的 电压平 台 . 法 ； 石墨 结构与电化学性能 的关 系 . , 这主要发生在所谓不行逆容量缺失是指嵌入碳电极的锂离子不能从碳电极中脱嵌第次充放 电循环 . h S u 等 认 为这是 由于溶剂 如碳酸丙烯酯 > 被仍原在石墨 电极表面形成 L2O 所致 .Masm r 等 i a C tu u a . 就认为除了溶剂分解的因素外 , 石墨电极本体 内部的活性位一点与锂离子反应也是产生不行逆容量缺失的重要缘由 . 电解液中加入添加剂 , l 一 4 在 如 4 冠一 , 可以抑制溶剂分解 0 而适度地氧化石墨 , , 使石墨某些特殊位点产生纳M 微孔 , 可获得良 好 的循 环性 能 . 石墨的结晶程度 , 微观组织 , 积累形式等都影响其嵌锂容量 积累形式是获得高容量的有效手段 . > 2 硬碳 hn .Z eg 等 " 认为部的分无序排列的存在是石墨嵌锂容量小于理论容量的缘由 . 通过调剂热处理温度掌握石墨将具 有特 殊 结构 的 交联 树脂 在 100C 左 右热 解 可得 硬 碳 " . 这 类 碳 的特 点是 可逆 0 容量 较 高 0 70 h · > 不存 在 电压滞后 . 5 0 0mA g , 一6 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - . 般 认 为 , 高 的嵌锂容 量源 于 硬碳 中存 在大量纳 M 微 孔 的单 层无 序碳 0, 离子 能进较 锂维普资讯 化学进展第 l 卷 O 入这些微孔 中形成簇状排列 0 . 然而 , 类碳 的结 构及嵌锂容量与热解所用原料关 系很大口 目前的探究 尚存在肯定 这 , 的随机性 . 信任随着原料结构与热解硬碳性质之间关系的讨论深化 , 利用分子设计台成一些 具有特殊网络结构的高聚物 , 将是制备嵌锂性 能优异的硬碳的一个重要进展方 向. > 3 含氢 碳含有肯定量氢的碳可通过 在 8 0 以下热解高聚物 , 0 C 有机物等来制备 6 0 0 0 90mAh· - 的可逆 容 量是 这 类碳 的 主要特 点 . gi " 具有高达 含氢碳 " 为什么有远高于石墨理论容量的嵌锂量 " 是近几年理论上争辩 的焦点 S t a o 等 依据 i MR 的分析 , L N 认为这类含氢碳中存在两种锂结合位点 , 除了锂离子外 , 仍存在 共价 Lz i 分子 , 形成分子式为 LC 的嵌锂化合物 , i 理论 比容量达 1 1 7 h·. 5mA g 但这种解 释 尚缺乏有力的证据 , 且无法说明为什么在石墨层中不 能存在共价 L 分子 D h 等就根 an 据小角 x 衍射分析及嵌锂容量与碳 中氧含量的相关性 c, , sl l 提出锂离子能被吸附在大量 so o s6 的单层 碳组 成 的 卡片屋 "ah ueo ad > o s f rs 的碳 层两 边 以及 锂离子 能可逆 地结 合 于含氢 碳 c 验的氢原子处口是产生高容量的原 因. 但氢原子与锂离子的作用方式至今仍无任何直接实依据 . 最近 Haa- 通过 红 外光谱 分 析 , r- 认为 锂离子 与 萘 环等 的离 子络台 物的 存在与高嵌锂的制容量有关 . 因此 , 理论上的进一步深化仍有赖于各种高纯度 , 结构规整的原料及碳材料备 和更 为 有效 的结 构表 征方 法 的建 立 . 尽管含氢碳的高容量已引起理论界和 电池产业界的极大关 注, 但将这类碳用于锂离子电池 中尚存在两方面的问题 : 电压滞后 , 1 即锂的嵌入反应在 0 . 5 02 V 之间进行 相对 于 L L > i/ i 而脱嵌反应就在 1 V 左右发生； 循环容量逐步下降 , 一般经过 1 2 次循环 2 0 后 , 量降至 4 0 0mA g 容 0 50 h ·. 这 是 已报道 的大多 数 7 0 0 左 右热解 碳样 的共 同 特点 " . . 最近 ,ad 等 利用蒙脱石为模板 S ni " 制备单分子层碳具有高达 8 5 h·的可 2mA g 逆容量 , 2 次循环 , 经 0 容量仅下降 l . 这无疑为扫除 " 0 容量衰退 " 的障碍供应了一条新 思 路, 并会将高容量碳的讨论推向一个新的高潮 . 2 金属氧化物 . 碳作为锂离子电池的负极 , 由于在有机 电解质溶液中碳表面形成 能让电子和锂离子 自 由通过的钝化层 , 保证了碳 电极 良好的循环性能 , 使得碳电极成为目前正确 负极材料 . 然而 , 这种钝 化层的形成也 引起严峻的第一次充放 电不行逆容量7 / 14 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 14 页精选学习资料 - - - - - - - - - 缺失 有时甚至能引起碳电极 , 内部的结掏变化和电接触不 " 另外 , 高温下也可能因保护层的分解而导致 电池失效或安 全 问题 . 因此 , 乎 与讨论 碳 负极 同时 , 几 查找 电位 与 L L 电对相 近的其 它 负极材 料 的工 i/ i 作一 直 受到 重 视 . 目前 已 有 的 研 究 主 要 集 中于 一 些 金 属 氧 化 物 , S O, Mo VO Ti 如 n WO , O , , O, L e sL.i L. s . i z , i s , i O F O T O. Mn 等 " 这类材料中锂离子的嵌入与脱嵌机理 , " . 大多与前面所述正极材料类似 , 此处不再赘述三 , 结 束 语综 上 所述 , 年 来锂离 子 电池中正负极活性材 料 的研究和 开 发应 甩在国际 上 相 当活 跃 近维普资讯 第 1 期·周恒辉等料研 究进展锂离子电池 电极材 l · 9 并 已 取 得 很 大 进 展 . 正 极 的 最 高 容 量 是 用 离 子 交 换 法 制 备 的层 状 Li O. 达 2 0 Mn , 7 mAh·g , 负极 的最 高容 量是 用模 板 合成 法制 备 的单层碳 , 8 5mAh ·. 材料 的晶 而 达 2 g 体结构规整 , 充放 电过程中结构不发生不行逆变化是获得 比容量高 , 循环寿命 长的锂离子电 池的关键 . 然而 , 对嵌锂材料的结构与性能的讨论仍是该领域 目前最薄弱的环节 . 如尖晶石 型 L 量 的保持 与 结构 的关 系 , 容量碳 材 料的嵌 锂 机理 及 电压 滞后 的 缘由等 . i MnO 容 高 总之 , 锂离子电池是一个涉及化学 , 物理 , 材料 , 能源 , 电子学等众多学科的交叉领域 . 目前 该领 域 的进 展 已引起 化学 电源 界和 产业 界 的极 大兴 趣 以预料 , 可 随着 电极 材 料 结构 与性 能关 系研 究 的深 入 , 分 子 水平 上 设计 出 来的 各种规 整 结 构或 掺 杂复 合 结 构 的正 负 极 材 料 从将有力地推动锂离子电池的讨论和应用 . 锂离子 电池将会是继镍镉 , 镍氢 电池之后 , 在今后 相 当长一段 时间 市场前 景最 好 , 展 最快 的 一种 二次 电 池 . 发参 Naa r 1 guaT,T zw Prg at o. oa aK. o .B i .S 1 s 考文献 . 9 O . 0 -2 7 1 9 ,9 2 9 1 . A msrn B ueP G. tr,1' .3 1 9 5 0 2 r to gA R, rc Nau e ' 6 8 ,4 9 0 . 3D h , h gT, j X eJS S ine 9 5 2 0 5 0 5 3 3 a nJ Z a LuY, u , c c ,19 . 7 , 9 - 9 . R n e E 3S t N y c i , e c i 4 aoK, o uh D mah A" a. S ine 9 4 6 . 5 - 58 M 1, cec .19 ,2 4 5 6 5 . 3Srst B. tr,1 9 ,3 3 5 5 8 5 coai Naue 9 5 7 ,5 7 5 . 3 o e o g Matia A, ere k J 5 d n u hJB, nhrm Wn tzwsi Go B, .Po2rS cs 9 3 3 4 ,2 9 7 . a re,19 ,