分析锂离子电池电极材料的开发
来源：宝鄂实业
2019-11-17 21:15
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锂离子电池电极材料的开发
一、锂离子电池正极材料
早期锂金属直接作为正极材料，但在充放电过程中产生枝晶锂，穿透隔膜，导致短路、漏电甚至爆炸。用铝锂合金可以解决枝晶锂的问题。摇椅电池的概念解决了这一问题，它利用石墨等具有层状结构的非金属材料来储存锂，从而避免了枝晶锂的产生，大大提高了电池的安全性。
目前，具有实用价值或应用前景的锂离子电池正极材料的研究主要集中在四个方面:(1)碳材料;(2)金属氧化物;(3)金属氮化;(4)纳米硅。然而，碳是唯一可以广泛用作商业锂离子电池正极材料的材料。选择碳材料作为电池阳极,和现在高性能的锂离子电池阴极材料LiCoO2 LilNiO2,锰化合物的热力学稳定材料形式放电的形状,材料制备放电形式,所以电池阳极材料在生产过程中是处于放电状态,通过第一次充放电电池需要激活。
(1)碳材料
石墨中间层与石墨层之间的分子间弱相互作用力，有利于锂的包埋与剥离。将锂插入碳层形成锂嵌入石墨化合物，最大理论容量为372 mah-g1。碳材料可分为天然碳材料和人工碳材料。天然石墨材料石墨化程度高，结晶完全，嵌入位置多，容量大，但对电解液敏感，循环稳定性差。人工碳材料包括软碳材料和硬碳材料。软碳材料可石墨化，有一定的杂质，制备难度大，纯度高，但资源丰富，价格低廉。硬碳材料是由各种高聚物高温热解而得，不易石墨化，具有高度的无序和不规则结构，其容量超过1000 maha.gl。然而，硬碳材料具有较大的不可逆容量。
在银、锌、锡层表面添加钾、硼、碳纤维可以有效提高材料的容量和充放电效率。
(2)金属氧化物
为了解决金属粉末的问题，Idota提出用SnO2等金属氧化物代替纯金属作为阳极材料。在锂离子注入过程中，首先发生不可逆反应，即SnO2+4Li=Sn+2Lo，生成的纳米锡均匀分散在氧化锂形成的晶格中。然后，嵌锂与锡形成锂锡合金Sn+4.4Li=Lg4Sn，这是一个可逆的过程，即锂可以逆嵌在锂锡合金中。
12嵌锂锂离子12 + 3离lilitis012晶格体积已被，物质循环稳定性好。金属氧化物钼(M=Co、Cu、Ni、Fe等)纳米材料经过100次循环后仍能保持700 mah-g1的容量。此外，其他金属氧化物，如InVO4。FeVO4、MnV206和TiO2也具有较大的锂存储容量，但不可逆容量较大。
(3)金属氮化物
最近，人们发现一些过渡金属氮化锂。XMsN (M:Co, Ni, Cu)具有良好的电化学稳定性和高可逆储备。充放电容量可达760mAh。由于SnO的第一不可逆容量过高，其应用受到限制。添加L2.6Coo4N的复合材料可以有效降低SnO的第一不可逆容量，提高材料的回收性能。对嵌锂功能的研究表明，首次去除锂后，材料将由六边形相转变为非晶相，非晶相可以嵌入大量的锂离子。
(4)纳米硅
纳米硅还具有较高的锂存储容量，这也是目前的研究热点。在电化学惰性锡晶格中均匀分布纳米Si，在多孔镍衬底上沉积硅，可获得高容量。通过化学气相沉积的方法，将一些纳米硅复合成碳材料，可以显著提高材料的容量，而碳涂层硅的容量可以达到1200ma .gl。
