鋰離子電池負(fù)極材料研究方向和研究進(jìn)展分析
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-15 10:12
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鋰離子電池負(fù)極材料研究方向
負(fù)極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵因素之一，目前商業(yè)化鋰離子電池采用的負(fù)極材料主要包括：①石墨類(lèi)碳材料，分為天然石墨、人造石墨；②無(wú)序碳材料，包括硬碳和軟碳；③鈦酸鋰材料；④硅基材料，主要分為碳包覆氧化亞硅復(fù)合材料、納米硅碳復(fù)合材料、無(wú)定形硅合金。
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，科技日新月異，電子產(chǎn)品的普及達(dá)到史上之最。作為重要應(yīng)用領(lǐng)域之一的電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展帶動(dòng)了電池性能的提升，同時(shí)也對(duì)電池提出了更高的要求，包括能量密度的提升，循環(huán)壽命的延長(zhǎng)等。目前針對(duì)負(fù)極材料的研究集中在新型碳材料、硅基材料、錫基材料及其氧化物負(fù)極材料。
新型碳材料是相對(duì)于傳統(tǒng)碳材料而言，目前商業(yè)上普遍使用石墨這一傳統(tǒng)碳材料作為鋰離子電池負(fù)極材料，但是其理論容量較低，越來(lái)越不能滿足鋰離子電池的發(fā)展需求。新型碳材料如碳納米管、石墨烯等，由于具有特殊的一維和二維柔性結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電特性，因此在鋰離子電池應(yīng)用中具有巨大的潛力。
與其他鋰電池負(fù)極材料相比，硅基負(fù)極材料具有非常高的比容量。但硅在充放電時(shí)的高膨脹率限制了其在負(fù)極材料中的應(yīng)用，將硅和其他材料復(fù)合制備成的負(fù)極材料可在一定程度上克服該缺陷。
金屬錫和鋰可以發(fā)生合金化反應(yīng)形成多種金屬間化合物L(fēng)ixSn（x=0.4、1.0、2.33、2.5、2.6、3.5、4.4），是一種很有應(yīng)用前景的鋰離子電池負(fù)極材料。
鋰離子電池負(fù)極材料研究進(jìn)展
以針狀石油焦為代表的優(yōu)質(zhì)石油焦具有低熱膨脹系數(shù)、低空隙度、低硫、低灰分、低金屬含量、高導(dǎo)電率及易石墨化等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以被視為優(yōu)質(zhì)的鋰離子電池負(fù)極材料原料。
雖然硅基負(fù)極材料因其高比容量等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是具有廣闊應(yīng)用前景的下一代鋰離子電池負(fù)極材料，然而其商業(yè)化應(yīng)用之路并不順利。在充放電過(guò)程中引起的巨大體積變化不僅使得材料結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，還帶來(lái)了多種負(fù)面效應(yīng)，引起電池的快速失效。
對(duì)硅基負(fù)極材料的改性研究主要集中在如何解決體積效應(yīng)、維持SEI膜穩(wěn)定和提高首次庫(kù)倫效率三個(gè)方面。
