非鋰合金為負(fù)極，鋰離子電池商業(yè)化！
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-02-17 09:50
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鋰合金的研究并沒(méi)有直接導(dǎo)致鋰離子電池的產(chǎn)生，而非鋰合金在鋰離子電池出現(xiàn)前后都一直被研究著，真正促使鋰離子電池出現(xiàn)的是碳材料在鋰離子電池中的應(yīng)用。
碳材料用作鋰離子電池的研究是從20世紀(jì)80年代開始的，但對(duì)碳材料的插鋰行為在這之前就開始了研究。早在20世紀(jì)50年代中期，Herold合成了Li-石墨嵌入化合物(GIC)。在1976年，Besenhard發(fā)現(xiàn)了鋰可從非水溶液里電化學(xué)嵌入到石墨中。
但是，在充放電過(guò)程中由于石墨結(jié)構(gòu)的膨脹和宏觀結(jié)構(gòu)的解體，這一問(wèn)題沒(méi)能得到解決。在20世紀(jì)80年代初有人報(bào)道了在熔融鋰中鋰同浸入碳相結(jié)合的研究，發(fā)現(xiàn)了LiC6可以作為電池的負(fù)極，這揭開了碳作為鋰離子電池負(fù)極研究序幕。1985年，日本Sony公司提出用無(wú)序的非石墨化碳來(lái)作為電池的負(fù)極，從而發(fā)明了鋰離子電池。
之后，Sony公司成功推出了以LiCOO2為正極，聚糠醇樹脂(PFA)熱解炭(硬碳)為負(fù)極的鋰離子電池，從而使鋰離子電池得已商業(yè)化。
過(guò)渡金屬氮化物是另一類引起廣泛注意的鋰離子電池負(fù)極材料。TakeshiA sai等在1984年就報(bào)道了CuxLiN的制備和離子電導(dǎo)性質(zhì)，通過(guò)Li3N中的部分陽(yáng)離子替代得到的鋰銅氮。由于銅和氮之間部分共價(jià)鍵，導(dǎo)致活化能降低為0.13eV，另外由于替代導(dǎo)致鋰空位減小，從而鋰離子電導(dǎo)降低。
O．Yamamoto小組對(duì)LiFeN2、LiMnN4(M=Co、Ni、Cu)材料的電化學(xué)嵌鋰過(guò)程作了深入的研究，發(fā)現(xiàn)這些材料有高達(dá)900mA·h/g的容量，并且具有很好的循環(huán)性。其他小組對(duì)氮化物也做了許多工作。由于含鋰負(fù)極在目前的鋰離子電池體系中并不適用，其他因素，如制備成本以及對(duì)空氣敏感等目前離實(shí)際應(yīng)用還有一定的距離，但它提供了電極材料的另一種選擇。
它與別的電極材料復(fù)合補(bǔ)償首次不可逆容量損失也不失為一種很好的嘗試。
其他，如硼酸鹽、氟化物、硫化物等也有報(bào)道用于鋰離子電池負(fù)極材料的研究。AlaZak等研究了堿金屬嵌入富勒烯結(jié)構(gòu)的金屬硫化物(WS2、MoS2)納米顆粒的情況。表面的封閉層是鋰嵌入的主要制約因素。
碳材料用作鋰離子電池的研究是從20世紀(jì)80年代開始的，但對(duì)碳材料的插鋰行為在這之前就開始了研究。早在20世紀(jì)50年代中期，Herold合成了Li-石墨嵌入化合物(GIC)。在1976年，Besenhard發(fā)現(xiàn)了鋰可從非水溶液里電化學(xué)嵌入到石墨中。
但是，在充放電過(guò)程中由于石墨結(jié)構(gòu)的膨脹和宏觀結(jié)構(gòu)的解體，這一問(wèn)題沒(méi)能得到解決。在20世紀(jì)80年代初有人報(bào)道了在熔融鋰中鋰同浸入碳相結(jié)合的研究，發(fā)現(xiàn)了LiC6可以作為電池的負(fù)極，這揭開了碳作為鋰離子電池負(fù)極研究序幕。1985年，日本Sony公司提出用無(wú)序的非石墨化碳來(lái)作為電池的負(fù)極，從而發(fā)明了鋰離子電池。
之后，Sony公司成功推出了以LiCOO2為正極，聚糠醇樹脂(PFA)熱解炭(硬碳)為負(fù)極的鋰離子電池，從而使鋰離子電池得已商業(yè)化。
過(guò)渡金屬氮化物是另一類引起廣泛注意的鋰離子電池負(fù)極材料。TakeshiA sai等在1984年就報(bào)道了CuxLiN的制備和離子電導(dǎo)性質(zhì)，通過(guò)Li3N中的部分陽(yáng)離子替代得到的鋰銅氮。由于銅和氮之間部分共價(jià)鍵，導(dǎo)致活化能降低為0.13eV，另外由于替代導(dǎo)致鋰空位減小，從而鋰離子電導(dǎo)降低。
O．Yamamoto小組對(duì)LiFeN2、LiMnN4(M=Co、Ni、Cu)材料的電化學(xué)嵌鋰過(guò)程作了深入的研究，發(fā)現(xiàn)這些材料有高達(dá)900mA·h/g的容量，并且具有很好的循環(huán)性。其他小組對(duì)氮化物也做了許多工作。由于含鋰負(fù)極在目前的鋰離子電池體系中并不適用，其他因素，如制備成本以及對(duì)空氣敏感等目前離實(shí)際應(yīng)用還有一定的距離，但它提供了電極材料的另一種選擇。
它與別的電極材料復(fù)合補(bǔ)償首次不可逆容量損失也不失為一種很好的嘗試。
其他，如硼酸鹽、氟化物、硫化物等也有報(bào)道用于鋰離子電池負(fù)極材料的研究。AlaZak等研究了堿金屬嵌入富勒烯結(jié)構(gòu)的金屬硫化物(WS2、MoS2)納米顆粒的情況。表面的封閉層是鋰嵌入的主要制約因素。
