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用于鋰電池負極的復合材料有哪些

發布日期:2019-02-27 作者:惠州浩發機械 點擊:184

目前商業化鋰離子電池負極材料使用的均為碳材料,包括石墨化碳材料如石墨化中間相碳微珠以及一些熱解硬碳。目前這些碳材料的實際比容量一般不超過400mA·h/g,雖然比目前使用的大部分正極材料的比容量(一般為120~180mA·h/g)都高,但由于碳材料的振實密度低,加上一般負極集流體使用重的銅箔而正極使用較輕的鋁箔,所以正極材料實際的體積比容量正極反而要高于負極;因此要進一步提高電池的比能量,提高負極材料的嵌鋰性能是研發的關鍵。而且隨著電子產品的日益普及,對高比能量電池的需要越來越高。
 
目前,單獨的某種材料都不能完全滿足有關需要。碳材料雖然有很好的循環性能,但比容量低;比容量高的碳材料的其他電化學性能又受到損害。合金材料具有很高的比能量,但由于在嵌鋰過程中體積膨脹大,材料的循環性能遠遠滿足不了要求。錫基復合氧化物具有很好的循環特性,但首次不可逆容量損失一直沒辦法解決。這樣看來,綜合各種材料的優點,有目的地將各種材料復合,避免各自存在的不足,形成復合負極材料是一個合理的選擇,目前復合材料的研究已經取得了一定的效果。
 
針對材料的首次不可逆容量損失,有人提出利用含鋰的過渡金屬氮化物進行補償,以及采用鋰和氧化錫反應來解決氧化錫材料首次不可逆容量損失。
 
針對合金材料的循環性差的問題,有人提出將一種活性材料分散在另一種非活性材料中形成復合材料的設想。這種努力包括Thackeray等提出的利用過量的銅形成的惰性網格來提高銅錫合金的電化學循環性。HisashiTamai等則利用有機錫制備了納米尺度的錫分散在碳網格中的復合材料來提高材料的循環性。如利用球磨制備了石墨錫復合物;研究了導電聚合物/金屬合金組成的復合材料;利用CVD方法在硅顆粒表面包覆碳,發現經過表面包覆后硅的電化學循環性有很大的提高,在循環多次后硅顆粒沒有破碎;制備了導電聚合物和鋰合金復合電極等。這些均在一定程度上明顯改善和提高了合金材料的電化學循環性。

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