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儲鋰主體的鋰電池負極材料的研究發展歷程

作者:????來源:????發布時間:2019-11-08 11:32????瀏覽量:

鋰電池的負極材料主要是作為儲鋰的主體,在充放電過程中它實現鋰離子的嵌入和脫出。從的發展來看,負極材料的研究對鋰離子的出現起著決定性的作用,正是由于碳材料的出現解決了金屬鋰電極的安全問題,從而直接導致了鋰離子電池的應用。已經產業化的鋰離子電池的負極材料主要是各種碳材料,包括石墨化碳材料和無定形碳材料,如天然石墨、改性石墨、石墨化中間相碳微珠、軟炭(如焦炭)和一些硬炭等。其他非碳負極材料有氮化物、硅基材料、錫基材料、鈦基材料、合金材料等。

納米尺度的材料由于其特有的性能;也在負極材料的研究中廣為關注;而負極材料的薄膜化是高性能負極和近年來微電子工業發展對化學電源特別是二次的要求。

二次鋰電池負極材料的發展經過了一個較長過程,最早研究的負極材料是金屬鋰,由于電池的安全問題和循環性能不佳,金屬鋰在二次鋰電池中并未得到應用。

鋰合金的出現在一定程度上解決了金屬鋰負極可能存在的安全隱患,但是鋰合金在反復的循環過程中經歷了較大的體積變化,電極材料會逐漸粉化,電池容量迅速衰減,這使得鋰合金并未成功用作二次鋰電池的負極材料。碳材料在二次鋰電池中的成功應用促進了鋰離子電池的產生,此后,許多種碳材料被加以研究。

但是碳材料存在著比容量低,首次充放電效率低,有機溶劑共嵌入等不足,所以人們在研究碳材料的同時也開始了對其他高比容量的非碳負極材料的開發,比如錫基負極材料、硅基負極材料、氮化物、鈦基負極材料以及新型合金材料等。

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