鋰電池當前最大潛力在于負極材料

《鋰電池當前最大潛力在于負極材料》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、鋰電池當前最大潛力在于負極材料鋰離子充電電池的負極材料方面，采用石墨的現(xiàn)行鋰離子充電電池的能量密度已逐漸接近極限。因此，今后可能混合硅和錫等合金類負極材料來提高能量密度，有可能2020年實現(xiàn)1000mAh/g以上的能量密度。此外，把安全性高、有望實現(xiàn)高容量化的鐵氧化物用作負極材料的趨勢也越來越高。負極材料有很多有望實現(xiàn)高容量化的材料候補。研究的問題在于，因材料的膨脹和收縮難以獲得充分的循環(huán)壽命。硅合金負極、錫合金負極和鐵氧化物等相關(guān)的發(fā)表受到關(guān)注。在合金類材料中，伴隨充放電而產(chǎn)生的膨脹和收縮會造成體積變化，從而導致電極結(jié)構(gòu)崩塌，因此長壽命化是一大課題。有人提出了使循環(huán)特性出色的

2、稀土類金屬硅化物與硅復合化的方法。該復合材料“在熱力學方面非常穩(wěn)定，即使反復進行充放電也能抑制電極結(jié)構(gòu)崩塌”。在稀土類金屬中，把采用釓（Gd）的復合材料Gd-Si/Si用作負極的電池，其容量和充放電循環(huán)特性尤其高。初始充放電容量創(chuàng)下了1870mAh/g的極高值。充放電1000次后也維持了690mAh/g的容量。該研發(fā)小組已經(jīng)試制出以Gd-Si/Si為負極，以LiMn2O4為正極的電池。初始充放電容量為1230mAh/g，循環(huán)100次后為860mAh/g。有試驗將錫銻（Sn-Sb）硫化物玻璃與硅的復合體用作鋰離子充電電池負極材料的開發(fā)?！?012年已開始少量樣品供貨”。在此前的研

3、究中已經(jīng)證實，該復合材料能以1000～1400mAh/g的容量實現(xiàn)穩(wěn)定的循環(huán)壽命。有機構(gòu)共同在該復合材料上纏繞正極材料LiFePO4和無紡布隔膜試制了電池。電池容量為850mAh。通過充放電試驗確認，在－20～＋60℃的大溫度范圍內(nèi)可以作為充電電池正常使用。在溫度為60℃、充放電率為3C時，比容量為128mAh/g。循環(huán)特性出色，反復充放電150次仍維持了99％的容量。采用Sn-Sb硫化物玻璃類負極充放電1000次后仍維持了690mAh/g的放電容量經(jīng)過150次循環(huán)充放電后實現(xiàn)99％的容量維持率的鋰離子充電電池（a）?？稍冢?0～＋60℃的大溫度范圍內(nèi)使用（b）。特點是負極材料

4、采用了Sn-Sb硫化物玻璃，還可用于鈉離子充電電池（c）。利用鐵氧化物實現(xiàn)高容量化在汽車和固定用途的鋰離子電池，目前較受關(guān)注的負極材料為鈦酸鋰（Li4T5O12：以下稱LTO）。LTO的鋰電位高達1.55V左右，鋰不會析出，因此穩(wěn)定性高、壽命長。不過，LTO存在的問題是比容量只有175mAh/g左右。目前，可取代LTO的高容量氧化物類負極的研究變得非?；钴S。有機構(gòu)研究出可實現(xiàn)1000mAh/g比容量的鐵氧化物。該研發(fā)小組發(fā)表的鐵氧化物的特點是，通過進行水熱處理，可預先在鐵氧化物中摻雜鋰。由此能抑制初始充放電的不可逆容量。具體來說，是將γ-Fe2O3和水氧化鋰溶液在200℃下進行

5、了10小時的水熱處理。結(jié)果確認生成了LiFeO2和LiFe5O8。初始充放電的結(jié)果顯示，進行過水熱處理的鐵氧化物的初始放電容量升高，可比γ-Fe2O3降低不可逆容量。