鋰離子電池負極材料介紹(編輯修改稿)
2025-01-04 12:40 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 與鋰可以形成 Li22Sn4的合金，理論容量 994mAh/g xLi + MNy = LixMNy 這種貯鋰方式受空間間隙位置的限制，所以貯鋰容量有限；對材料的結(jié)構(gòu)和體積沒有造成明顯變化，所以循環(huán)性能好 ，如 Cu6Sn5在嵌鋰的第 1步形成與 Li2CuSn相關的相 xLi + MNy = LixM + yN 貯鋰相在非常小的尺寸范圍內(nèi)，均勻分散于非活性基體內(nèi)的結(jié)構(gòu)，如 Sn2Fe等 (x+y)Li + MNz = yLi + LixM + zN = LixM + zLiy/zN 這種反應方式獲得了兩個嵌鋰相相互很好地擴散的結(jié)構(gòu)，如 SnSb等 錫基合金負極材料 合金負極材料小結(jié) 鋰合金作為負極材料，具有能量密度高的優(yōu)點，但循環(huán)穩(wěn)定性差。 ?第一種方案，通常納米化合金材料，如采用納米 Si粉，或者 Si納米薄膜。 ?第二種方案，引入非活性成分，不與 Li形成合金的金屬，降低活性成分，減小材料的膨脹。 ?第三種方案，采用其氧化物 。 氧化物負極材料 ?硅、錫的氧化物 ?尖晶石 Li4Ti5O12 由于硅和錫不可逆容量高，循環(huán)穩(wěn)定性差的問題，一些研究者把眼光放到了它們的氧化物上。例如錫的氧化物： SnO2,SnO等，硅的氧化物 、 SiO、或者兩者的復合氧化物是。氧化物的反應機理可以認為是： 第 1步為取代反應： Li + MO2/MO— 一 Li + M 第 2步為合金化反應： Li + M— LizM(0z) Yoshio Idota等合成錫基非晶氧化物 SnMxOy， M為B、 P、 Al的復合物。如： （TCO）。 1mol的 TCO可以接受 8mol的 Li+，比能量密度大于 600 mAh/g。 硅、錫的氧化物 尖晶石鈦酸鋰（ Li4Ti5O12） (1)在鋰離子嵌入一脫出的過程中晶體結(jié)構(gòu)能夠保持高度的穩(wěn)定性，具有優(yōu)良的循環(huán)性能和平穩(wěn)的放電電壓。 (2)具有較高的電極電壓，從而避免了電解液分解現(xiàn)象。 (3)理論比容量為 175 mAh/g，實際比容量可達 165 mAh/g，并集中在平臺區(qū)域。 (4)可以在較大倍率下充放電。 (5)制備 Li4Ti5O12的原料來源比較豐富。 鈦酸鋰的制備方法 ?固相反應法 在固相反應中，反應溫度、反應時問以及混合方式均是影響 Li4Ti50l2材料性能的關鍵參數(shù)。 ?溶膠凝膠法 溶膠凝膠法合成 Li4Ti5012一般將鈦酸丁酯和乙醇溶液按一定比例混合，再向其中加入一定量的乙酸鋰 (一般 Li：TiO2=4： 5)、乙醇、去離子水等合成步驟見下圖 鈦酸鋰的制備工藝 一般而言，固相反應受到合成條件的影響，可能導致材料不均勻，粒徑分布過寬，不易控制等缺點。溶膠凝膠法合成的材料顆粒分布均勻，結(jié)晶性能好，立方晶體形貌規(guī)整。 含碳化合物負極材料 ?含碳化合物負極材料有 BCN、 CSiO等。 ?BCN系化合物通常是由炭素材料的先驅(qū)體與非金屬元素 B， N或其化合物經(jīng)氣相反應或固相反應而合成，其結(jié)構(gòu)類似于石墨層狀結(jié)構(gòu)，故通常稱為 BCN系
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