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目前鋰二次電池負極材料研究的主要方向

作者:????來源:????發布時間:2019-11-08 11:34????瀏覽量:

人們最早研究的鋰二次的負極材料是金屬鋰,這是因為鋰具有最負的電極電位(-3.045V)和最高的質量比容量(3860mA·h/g)。但是,以鋰為負極時,充電過程中金屬鋰在電極表面不均勻沉積,導致鋰在一些部位沉積過快,產生樹枝一樣的結晶(枝晶)。當枝晶發展到一定程度時,一方面會發生折斷,產生“死鋰”,造成不可逆的鋰;另一方面更為嚴重的是,枝晶刺破隔膜,引起電池內部短路和電池爆炸。除此之外,鋰有極大的反應活性,可能與電解液反應,也可能消耗活性鋰和帶來安全問題。正是由于鋰枝晶和鋰與電解液反應可能造成的許多問題,從而使以鋰為負極的二次池未能實現商業化。目前主要在三方向展開研究工作:

①尋找替代金屬鋰的負極材料;

②采用或熔鹽電解質,避免金屬鋰和有機溶劑的反應;

③尋找合適的電解液配方,使金屬鋰在沉積溶解過程中保持光滑均一的表面。

歷史上對鋰合金的系統研究始于高溫熔融鹽體系,研究體系包括Li-A1、Li-Si、Li-Mg、Li-Sn、Li-Bi和Li-Sb。有機電解液體系中鋰的電化學合金化反應的系統研究是從Dey的工作開始的,后來的研究表明室溫條件下鋰可以和很多金屬在電化學過程中發生合金化反應。Huggins對各種二元和三元鋰合金作為負極在有機溶劑體系中的行為做了系統的研究,特別是鋰錫體系、鋰銻體系和鋰鉛體系的熱力學和動力學行為進行了報道。

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