【正文】 米材料作為物理緩沖層來(lái)阻擋體積的變化。在25mA/g的電流強(qiáng)度下充電30s中，氮摻雜的石墨烯的比容量為199mAh/g,硼摻雜的石墨烯的比容量為235mAh/g，而純的石墨烯的比容量?jī)H為100mAh/g。．在碳材料的表面修飾和改性方面的工作。鋰離子不僅可嵌入到管內(nèi)各管徑、管芯，而且可嵌入到管間的間隙中，從而為鋰離子提供大量的嵌入位置，所以具有很好的貯鋰能力，其可逆比容量分別為 351mAh/g和681mAh/g，而且電極循環(huán)穩(wěn)定性好。3 鋰離子電池負(fù)極材料 目前負(fù)極材料的研究熱點(diǎn)主要集中在以下幾種:碳材料、硅基材料、納米金屬氧化物、金屬及新型合金。以商業(yè)化的石墨/電池為例，圖1給出了鋰電池的充放電原理圖。由于碳納米管（CNTs）與石墨烯(Graphene)的非常好的力學(xué)性能與導(dǎo)電性能，過(guò)渡金屬氧化物與碳納米管和石墨烯的復(fù)合材料是一個(gè)研究的熱點(diǎn)。鋰離子電池真正投入商業(yè)化生產(chǎn)是在２０世紀(jì)９０年代初期，對(duì)鋰離子電池系統(tǒng)性的研究也只進(jìn)行了２０余年。主要綜述了近幾年鋰離子電池負(fù)極材料中的應(yīng)用與研究情況,如石墨烯與過(guò)渡金屬氧化物( MxOy，M = Sn、Co、Fe、Mn、Cu、Ni等)復(fù)合材料、納米線復(fù)合材料等的應(yīng)用，研究了不同的納米復(fù)合材料與石墨烯復(fù)合材料的穩(wěn)定性及其充放電的性能，同時(shí)展望了納米材料在電極材料中的發(fā)展前景。h/ g ，研究有更高比容量的負(fù)極材料代替碳材料，以提高鋰離子電池的能量密度，具有重要的意義。本文從不同納米材料的結(jié)構(gòu)和性能出發(fā)，綜合其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，探討了其儲(chǔ)鋰機(jī)制和充放電的性能，最后展望了各納米材料的發(fā)展前景。在正常充放電情況下，鋰離子在和石墨和層間來(lái)回嵌入和脫出，一般只引起層間距的變化，不破壞晶體結(jié)構(gòu)[2]。零維的富勒烯、一維的碳納米管和二維的石墨烯相繼被發(fā)現(xiàn)，使碳負(fù)極材料絕處逢生，邁入新的歷史時(shí)期。 從上文中可知，用作負(fù)極的碳材料都各有其優(yōu)、缺點(diǎn)。 碳納米管和石墨烯的納米摻雜包括金屬元素?fù)诫s和非金屬元素?fù)诫s。碳材料的延展性好，在嵌鋰的過(guò)程可以很好地消除體積變化產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力，從而提高了電池的循環(huán)壽命。而單純的SnO2納米粒子上的第一次充電比容量為550mA/，可見(jiàn)復(fù)合材料的優(yōu)越性。因而同單一的碳納米管和碳納米管 SnO2的同軸納米電纜想比較該復(fù)合材料表現(xiàn)出了更高的鋰離子存儲(chǔ)容量和更好的循環(huán)性能。Mn3O石墨烯之間的相互作用也使納米材料離散開(kāi)不聚集[12]。如下圖所示，將Fe3O4直接固定在GN sheets 上的，之間并沒(méi)有其他的分子作為橋梁連接，由此Fe3O4和GN間表現(xiàn)出很強(qiáng)的作用力。一個(gè)Fe2O3分子可以吸收六個(gè)Li離子，另一方面，Li可以嵌入石墨烯片的兩面，同時(shí)，均勻的混合和作用力有效地阻止了納米粒的聚合。在C/5的充放電倍率下，金紅石TiO2FGS與純TiO2的充放電曲線接近，有一個(gè)陡峭的斜坡；同樣在C/5的充放電倍率下，銳鈦礦TiO2FGS與純TiO2的充放電曲線也較為接近，這是由正交晶系與四方晶系的相變引起的。可見(jiàn)，TiO2與石墨烯復(fù)合后，電化學(xué)性能得到較大提高。他們將二價(jià)鈷的無(wú)機(jī)鹽與石墨烯混合加入氨水溶液中，生成Co(OH)2與石墨烯的復(fù)合結(jié)構(gòu)，再在450 溫度下煅燒，制得石墨烯與Co3O4復(fù)合材料的復(fù)合材料。h/ g，其比容量不僅沒(méi)有衰減，還在緩慢地上升。因此使電極材料具有好的庫(kù)侖率、高的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。為了防止Si顆粒的團(tuán)聚，將Si顆粒分散到金屬或非金屬介質(zhì)中，形成穩(wěn)定均勻的兩相或多相體系，利用介質(zhì)的塑性變形空間和良好的延展性來(lái)提高循環(huán)性能,提出了Si基復(fù)合結(jié)構(gòu)。同時(shí)石墨具有良好的導(dǎo)電能力和循環(huán)穩(wěn)定性，具有1:2定的嵌鋰容量，因此金屬間化合物和石墨的有效復(fù)合使整體電極的穩(wěn)定性提高。,／ｇ 。2012年P(guān)aul等[31]提出通過(guò)部分氧化納米尺度的Si的薄膜來(lái)增強(qiáng)電極材料的穩(wěn)定性。硅納米管的首次充電容量極高，為3200 mA SEM圖像顯示，在循環(huán)200次后，硅納米管的形態(tài)并沒(méi)有改變。而對(duì)于FeO、NiO,其初始比容量為石墨理論比容量的2倍左右，隨循環(huán)次數(shù)的增加，比容量快速降低，循環(huán)次數(shù)為50次時(shí)，比容量約為200 mA 金屬氧化物納米線納米金屬氧化物除卻復(fù)合物外，較常見(jiàn)到的就是金屬氧化物的納米線。 金屬氧化物納米線陣列 Yanguang Li等[35]報(bào)道了Co3O4納米線陣列作為負(fù)極材料在鋰離子電池中的應(yīng)用。其首次充放電的損失是在Co3O4轉(zhuǎn)變?yōu)镃oO的過(guò)程中，損失了鋰離子。如TiO2納米線(~305mA 金屬及合金類 金屬鋰是最先采用的負(fù)極材料，理論比容量3860 mAh/g， V，20 世紀(jì)70 年代中期金屬鋰在商業(yè)化電池中得到應(yīng)用。 金屬氧化物與介孔碳材料的復(fù)合納米材料由于其優(yōu)異的電學(xué)性能和機(jī)械性能，獲得了廣泛的研究。~2V，ONTC的放電容量為1347mA 兩者的庫(kù)侖率均較低，原因可能是，在表面的副反應(yīng)消耗了較多的鋰。C60【J】《《電池工業(yè)》143(10)7. ZhaoL，Liu13. Yongming Sun,Xianluo Hu,Wei Luo,and Yunhui Huang， ACS NANO 2011,5,9,71007107。24．鄒幽蘭，楊?。壕C述篇 2011年９月（上）第２５卷第９期。32. MiHee Park,Min Gyu Kim,Jaebum Joo,Kitae Kim, LETTERS,2009,38443847.33. Poizot P, Laruelle S, Grugeon S, et al. Nature, 2000,407:496499 ；34. Jian Yu Huang，,114,2253522538。 Sun，Tao Jiang,　LETTERS,2008,230234。15. Jing Su, Minhua Cao,Ling Ren,Changwen . Phys. Chem. C 2011, 115, 14469–14477。L. JJ6. Okuno第2期；4. 張麗娟，王艷飛，王巖等，電源技術(shù)，第七期，866871；5. Xing另外，凝膠聚合物鋰電池已率先商品化，并具有超薄、輕便、高能量密度等優(yōu)點(diǎn)，固體聚合物電解質(zhì)的研究也取得了許多進(jìn)展，室溫離子導(dǎo)電率以及機(jī)械加工性能有了很大的改進(jìn)。 錫基氧化物與介孔碳的復(fù)合材料較好的電學(xué)性能，可能歸功于以下三個(gè)因素：（1）錫基氧化物的尺寸約為3nm，分布在介孔碳材料CMK3中的納米空隙中，阻止了SnLi合金的生成；（2）CMK3的三維碳棒狀結(jié)構(gòu)阻止了錫的團(tuán)聚；（3）CMK3基底的電導(dǎo)率大，使電極的導(dǎo)電性能好。h/ g 。然而，由于晶粒在放電時(shí)體積膨脹200%，造成晶粒團(tuán)聚和電阻增大，使循環(huán)性能變差，且其充放電電壓范圍較小，一般與其他材料如碳材料復(fù)合才具有較好的性能。 合金負(fù)極材料是研究得較多的新型負(fù)極材料體系，有關(guān)鋰合金的研究工作最早始于1958 年。h/ g)，F(xiàn)e2O3納米線(~510mA 對(duì)材料進(jìn)行充放電循環(huán)測(cè)試，另兩種材料為非自支持納米線（nonselfsupported NWs），由炭黑和聚合物粘合劑混合而成的粉粒。納米線之間的空隙可以使電解質(zhì)快速擴(kuò)散到電極材料中，從而使電阻變小，每根納米線均與基質(zhì)接觸，都參與導(dǎo)電提高電學(xué)性能。2010年，Jian Yu Huang等[34]介紹了由一個(gè)二氧化錫（二氧化錫）納米線陽(yáng)極，離子液體電解質(zhì)，和散裝二氧化鈷酸鋰（ LiCoO2的）陰極，透射電子創(chuàng)建的一個(gè)納米級(jí)的電化學(xué)裝置，并觀察了SnO2鋰化納米線的電化學(xué)充電。此外，他們還研究發(fā)現(xiàn)，納米粉體作為負(fù)極材料，其循環(huán)性能和可逆容量和粒子的大小和形態(tài)密切相關(guān)。硅納米管如圖： 納米金屬氧化物 用于電極材料的多是過(guò)渡金屬氧化物，除此之外，較常見(jiàn)的還有錫的氧化物SnO2。SEM圖像和TEM圖像顯示，硅納米管的外徑為~200250nm，其管壁厚度為~40nm，長(zhǎng)度為~40um，且兩端開(kāi)口，納米管彼此分散。 硅納米管 當(dāng)硅與鋰反應(yīng)時(shí)。隨著研究的不斷深入, 單一活性摻雜或者惰性摻雜雖然能夠部分抑制硅基材料的體積膨脹, 但還是無(wú)法完全解決硅