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金屬氧化物及其他鋰離子電池負極材料的介紹

編輯:貝朗斯動力商城 發(fā)表時間:2019-07-22 瀏覽量: 2148

金屬-無機非金屬復合負極材科,金屬氧化物及其他鋰離子電池負極材料的介紹:

1> 金屬-無機非金屬復合負極材科
金屬-無機非金屬復合負極材抖主要包括金屬-碳復合物和金-硅復合物等。這些材料在嵌鋰容量、電極導電性和倍率充放電性能方而明顯優(yōu)于相應的單相材料。金屬與碳的復合可以使材料兼有金屬的高容量和碳材料的優(yōu)良的循環(huán)性能。如金屬與碳納米管的復合材料不僅可以大幅度增加材料的嵌、脫鋰容量。也可以利用金屬與碳納米管在充、放電過程中的協(xié)同效應改善電極的循環(huán)性能。金屬-硅復合材料具有很高的嵌鋰容量,但循環(huán)性能差。
2> 金屬氧化物
氧化物主要包括Sn和一些3d過渡金屬的氧化物。其嵌鋰過程分如下兩步:
MxOy+2yLi------xM+yLi2O
xM+yL------MxLiy
第一步,鋰與金屬氧化物反應生成金屬單質(zhì)與LiO2;第二步,金屬單質(zhì)繼續(xù)和鋰反應生成合金。LiO的生成雖然造成巨大的不可逆容量損失,但也起到緩沖劑的作用,減少負極材料在充放電過程中的體積變化,這類材料突出的優(yōu)點是可逆容量高、倍率充放電性能好,如Sn02嵌入鋰后可以形成Li4.4Sn高富鋰合金,理論容量990mA . h/g,另外,Co3O4、COO、NiO,、TiO2、Fe2O3都是研究較多的金屬氧化物負極材料,但由于首次不可逆容量高、充放電電位平臺不穩(wěn)和顯著的容量衰退現(xiàn)象,這類化合物在鋰離子電池中的應用前景也不樂觀。
3> 其它負極材料
鐵酸鹽、硫化物、氮化物等也被用作鋰離子電池的負極材料。鐵酸鹽一般為尖晶石型結(jié)構(gòu),譬如尖晶石CoFe2O2的最高放電容量達910mA.h/g,而且倍率充放電性能優(yōu)良。NiFe2 O2薄膜在100次循環(huán)內(nèi)保持600mA .h/g的可逆容量。金屬硫化物如WS2等在20世紀70年代便被用作鋰離子電池嵌鋰負極材料。氮化物的研究主要源于Li3 N的高離子導電性,Li3 N與過渡金屬元素Cu、Co、Ni、Fe復合可以得到層狀結(jié)構(gòu)的Li-MxN,這類化合物導電性能好,用作鋰離子電池負極材料時倍率充放電性能優(yōu)異,但循環(huán)性能差。

Tags: 電池

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