鋰電池新型負極材料的研究？

本文著重解析了鋰電池負極材料金屬基（Sn基材料、Si基材料）、鈦酸鋰、碳材料（碳納米管、石墨烯等）的性能、優缺點及改進辦法，并對這些負極材料的使用作了進一步展望。

鋰電池因具有能量密度高、工作電壓高、循環壽命長、自放電小及環境友好等顯著優勢，已被廣泛用于3C電子產品(Computer，ConsumerElectronic和Communication)、儲能設備、電動車及船用范疇。

鋰電池的能量密度（170Wh/kg），約為傳統鉛酸電池的3～4倍，使其在動力電源范疇具有較強的吸引力。

而負極材料的能量密度是影響鋰電池能量密度的主要因素之一，可見負極材料在鋰電池化學體系中起著至關緊要的作用，其中研究較為廣泛的鋰電池負極材料為金屬基（Sn基材料、Si基材料）、鈦酸鋰、碳材料（碳納米管、石墨烯等）等負極材料。

金屬基材料

1.1錫基材料

目前錫基負極材料主要有錫氧化物和錫合金等。

1.1.1錫氧化物

SnO2因具有較高的理論比容量（781mAh/g）而備受關注，然而，其在使用過程中也存在一些問題：首次不可逆容量大、嵌鋰時會存在較大的體積效應（體積膨脹250%～300%）、循環過程中容易團聚等。

研究聲明，通過制備復合材料，可以有效抑制SnO2顆粒的團聚，同時還能緩解嵌鋰時的體積效應，提高SnO2的電化學穩定性。

Zhou等通過化學沉積和高溫燒結法制備SnO2/石墨復合材料，其在100mA/g的電流密度下，比容量可達450mAh/g以上，在2400mA/g電流密度下，可逆比容量超過230mAh/g，

試驗聲明，石墨作為載體，不僅能將SnO2顆粒分散得更平均，而且能有效抑制顆粒團聚，提高材料的循環穩定性。

1.1.2錫合金

SnCoC是Sn合金負極材料中商業化較成功的一類材料，其將Sn、Co、C三種元素在原子水平上平均混合，并非晶化解決而得，該材料能有效抑制充放電過程中電極材料的體積變化，提高循環壽命。

如2011年，日本SONY公司宣布采用Sn系非晶化材料作容量為3.5AH的18650圓柱電池的負極。單質錫的理論比容量為994mAh/g，能與其他金屬Li、Si、Co等形成金屬間化合物。

如Xue等先采用無電電鍍法制備了三維多孔結構的Cu薄膜載體，然后通過表面電沉積在Cu薄膜載體表面負載Sn-Co合金，從而制備了三維多孔結構的Sn-Co合金。

該材料的首次放電比容量為636.3mAh/g，首次庫倫效率達到83.1%，70次充放電循環后比容量仍可達到511.0mAh/g。

Wang等以石墨為分散劑，SnO/SiO和金屬鋰的混合物為反應物，采用高能機械球磨法并經后期熱解決，制備了石墨基質中平均分散的Sn/Si合金，該材料在200次充放電循環后，其可逆容量仍可達574.1mAh/g，性能優于單獨的SnO或SiO等負極材料。

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