發(fā)布時(shí)間：2019-08-17 22:01

【摘要】：綜述了鋰電池用Sn基負(fù)極材料近年來(lái)的發(fā)展現(xiàn)狀,著重討論了Sn基氧化物、Sn基復(fù)合氧化物、Sn基合金以及Sn基復(fù)合物等Sn基負(fù)極材料的制備方法、性能特點(diǎn)、存在問(wèn)題以及改善途徑。指出單一方法難以全面改善Sn基負(fù)極材料的性能,綜合運(yùn)用結(jié)構(gòu)優(yōu)化、成分控制、摻入基質(zhì)以及優(yōu)化還原劑、黏合劑和電解質(zhì)添加劑等途徑才能更好地改善Sn基負(fù)極材料的電化學(xué)性能。最后,對(duì)Sn基負(fù)極材料的研究趨勢(shì)進(jìn)行了展望,并指出以石墨烯為基質(zhì)的Sn基復(fù)合材料是今后研究的重要方向。
【圖文】：

小的Ｓｎ基復(fù)合氧化物粉末，粉末呈典型的無(wú)定形玻璃體結(jié)構(gòu)。經(jīng)測(cè)試，電極在循環(huán)充放電過(guò)程中，無(wú)定形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)起到了緩沖介質(zhì)的作用，減輕了合金化反應(yīng)引起的體積膨脹，提高了電極的循環(huán)穩(wěn)定性。另外，包括Ｌｅｅ等［２１］，Ｚｈｏｕ等［２２］制備的Ｓｎ基復(fù)合氧化物材料，均是利用無(wú)定形這種特殊的結(jié)構(gòu)維持電極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，以達(dá)到提高電極循環(huán)性能的目的。Ｙｕ等［２３］在Ｃｕ箔基底上采用靜電霧化沉積法制備出４種特殊的多孔、多層、籠狀結(jié)構(gòu)的Ｓｎ基材料顆粒，如圖１所示。研究表明，在０．５Ｃ條件下，三元Ｌｉ２Ｏ－ＣｕＯ－ＳｎＯ２電極首次不可逆容量損失僅為１７．６％，經(jīng)１００次循環(huán)后最高的可逆容量保持在１１５８．５ｍＡ·ｈ·ｇ－１，且倍率性能良好。Ｌｉ２Ｏ的引入可以抑制Ｌｉ－Ｓｎ合金顆粒的團(tuán)聚，同時(shí)ＣｕＯ的引入可以擴(kuò)大電壓范圍，使更多的Ｌｉ與Ｓｎ結(jié)合，特殊的多孔結(jié)構(gòu)提高了電極與電解質(zhì)的接觸面積，縮短了電子和鋰離子的輸運(yùn)距離，抑制了充電／放電過(guò)程中電極的體積形變。圖１在Ｃｕ箔基底上沉積的薄膜ＳＥＭ像［２３］（ａ）ＳｎＯ２；（ｂ）Ｌｉ２Ｏ－ＳｎＯ２；（ｃ）ＣｕＯ－ＳｎＯ２；（ｄ）Ｌｉ２Ｏ－ＣｕＯ－ＳｎＯ２Ｆｉｇ．１ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆａｓ－ｄｅｐｏｓｉｔｅｄｔｈｉｎｆｉｌｍｓｏｎＣｕｆｏｉｌｓｕｂｓｔｒａｔｅ［２３］（ａ）ＳｎＯ２；（ｂ）Ｌｉ２Ｏ－ＳｎＯ２；（ｃ）ＣｕＯ－ＳｎＯ２；（ｄ）Ｌｉ２Ｏ－ＣｕＯ－ＳｎＯ２Ｙａｎｇ等［２４］采用溶液熱合成法

Ｗａｎｇ等［３２］也采用類(lèi)似的方法制備出Ｓｎ－Ｎｉ－Ｐ納米棒陣列，如圖３所示。研究發(fā)現(xiàn)，相鄰納米棒之間的空隙和多相結(jié)構(gòu)可以緩沖電極在充放電過(guò)程中應(yīng)力變化產(chǎn)生的體積膨脹。另外，Ｐ元素的初始容量高達(dá)２５７３ｍＡ·ｈ·ｇ－１，也為電極提供了一部分容量。何見(jiàn)超等［３３］制備了粒度不同的Ｃｏ－Ｓｎ合金負(fù)極電極。后續(xù)熱處理能得到尺寸較小的ＣｏＳｎ２合金，有利于提高電極的嵌鋰容量，但會(huì)引起首次不可逆容量損失的增加和循環(huán)穩(wěn)定性的降低。較小的初始電流密圖２Ｓｎ－Ｎｉ納米棒合金的ＳＥＭ像［３１］Ｆｉｇ．２ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆＳｎ－Ｎｉａｌｌｏｙｎａｎｏｒｏｄｓ［３１］圖３Ｓｎ－Ｎｉ－Ｐ納米棒陣列的ＳＥＭ像［３２］Ｆｉｇ．３ＳＥＭｉｍａｇｅｏｆＳｎ－Ｎｉ－Ｐｎａｎｏｒｏｄｓａｒｒａｙ［３２］度使得活性物質(zhì)的嵌脫鋰過(guò)程進(jìn)行的較為充分，并在顆粒表面形成較好的固體電解質(zhì)膜（ＳＥＩ膜），有利于維持電極的穩(wěn)定性，提高電極的循環(huán)性能，但是ＳＥＩ膜的生成也會(huì)造成材料的不可逆容量損失。相比之下，劉欣等［３４］將碳熱還原法和高能球磨法巧妙地結(jié)合起來(lái)，成功制備了高性能的三元Ｓｎ３０Ｃｏ３０Ｃ４０合金負(fù)極材料。該材料中納米級(jí)別的ＣｏＳｎ晶粒均勻彌散在無(wú)定形態(tài)的碳基體中，，為其具有優(yōu)異電化學(xué)性質(zhì)提供了保證。研究表明，循環(huán)前后Ｓｎ３０Ｃｏ３０Ｃ４０電極的結(jié)構(gòu)基本保持穩(wěn)定，無(wú)明顯的粉化、剝離現(xiàn)象。同時(shí)，Ｓｎ３０－Ｃｏ３０Ｃ４０電極的可逆比容量達(dá)到了５５０ｍＡ·ｈ·ｇ－１，首次庫(kù)倫效率為８０％，倍率性能優(yōu)越，是一種具
【作者單位】： 河北大學(xué)電子信息工程學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61204079) 河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(F2017201130) 河北省青年拔尖人才計(jì)劃資助項(xiàng)目(2016)
【分類(lèi)號(hào)】：TM912

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙健,楊維芝,趙佳明;鋰離子電池的應(yīng)用開(kāi)發(fā)[J];電池工業(yè);2000年01期

2 ;如何正確使用鋰離子電池[J];電子科技;2000年09期

3 ;我國(guó)第一條現(xiàn)代化鋰離子電池生產(chǎn)線(xiàn)在濰坊建成投產(chǎn)[J];電池工業(yè);2001年01期

4 陳洪超;李相東;;鋰離子電池原理、研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J];軍事通信技術(shù);2001年01期

5 ;新型鋰離子電池[J];炭素技術(shù);2002年03期

6 朱曉軍;;全球最薄鋰離子電池[J];家庭電子;2002年03期

7 啟明;高容量鋰離子電池負(fù)極[J];金屬功能材料;2003年01期

8 楊捷;鋰離子電池的特點(diǎn)與使用[J];現(xiàn)代電視技術(shù);2003年05期

9 周園 ,韓金鐸;鋰離子電池:機(jī)遇與挑戰(zhàn)共存——參加“鋰離子電池與電動(dòng)車(chē)”研討會(huì)有感[J];鹽湖研究;2003年02期

10 石保慶;鋰離子電池的必測(cè)項(xiàng)目——電池平臺(tái)[J];中國(guó)無(wú)線(xiàn)電管理;2003年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 許名飛;郭永興;李新海;吳顯明;;鋰離子電池氣脹問(wèn)題探析[A];第十二屆中國(guó)固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

2 王宏偉;鄧爽;肖海清;王超;楊宗輝;施亞申;;鋰離子電池誤使用的安全檢測(cè)與分析[A];2011年全國(guó)失效分析學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

3 劉勇;盤(pán)毅;謝凱;蘆偉;;鋰離子電池的存儲(chǔ)性能研究[A];第30屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2013年

4 張俊乾;;鋰離子電池中的擴(kuò)散應(yīng)力和破壞[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

5 康慨;戴受惠;萬(wàn)玉華;王樹(shù)安;;我國(guó)鋰離子電池的研究與發(fā)展[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識(shí)創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（上冊(cè)）[C];2001年

6 張千玉;馬曉華;;二甲苯用作鋰離子電池過(guò)充保護(hù)添加劑的研究[A];第二十八屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

7 張千玉;馬曉華;;新型鋰離子電池過(guò)充保護(hù)添加劑的研究[A];第二十八屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

8 朱靜;于申軍;陳志奎;何顯能;周永超;李賀;;水分對(duì)鋰離子電池性能的影響研究[A];第二十八屆全國(guó)化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

9 崔少華;楊曉民;;圓型鋰離子電池滲液不良分析[A];自主創(chuàng)新與持續(xù)增長(zhǎng)第十一屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)論文集（2）[C];2009年

10 李琳琳;王斌;吳宇平;T.van Ree;;甲基苯基二-(甲氧二乙基)硅烷用作鋰離子電池功能性添加劑的研究[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 徐恒 諸玲珍;鋰離子電池安全備受關(guān)注[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2008年

2 李燕京;鋰離子電池國(guó)標(biāo)年內(nèi)將出臺(tái)[N];中國(guó)消費(fèi)者報(bào);2008年

3 本報(bào)記者 馮健;動(dòng)力鋰離子電池：安全性制約應(yīng)用[N];中國(guó)電子報(bào);2009年

4 中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng) 劉彥龍;鋰離子電池新應(yīng)用看上去很美[N];中國(guó)電子報(bào);2013年

5 廣西 何國(guó)禎;鋰離子電池的點(diǎn)點(diǎn)滴滴[N];電子報(bào);2013年

6 湖北 朱少華 編譯;一款鋰離子電池監(jiān)控管理電路[N];電子報(bào);2014年

7 李文;上半年鋰離子電池行業(yè)總產(chǎn)值近400億元[N];中國(guó)電子報(bào);2014年

8 昆明 蘭得春 編譯;數(shù)分鐘就能充滿(mǎn)電的鋰離子電池[N];電子報(bào);2014年

9 河北 王春明;鋰離子電池的使用維護(hù)[N];電子報(bào);2004年

10 河北 周炳峻 劉峰 趙艷軍;走出鋰離子電池使用的五個(gè)誤區(qū)[N];電子報(bào);2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 劉金龍;鋰離子電池高性能富鋰錳基正極材料的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

2 劉玉榮;錳基混合型金屬氧化物孿生微納結(jié)構(gòu)的制備、形成機(jī)理與儲(chǔ)鋰性能[D];山東大學(xué);2015年

3 易金;鋰離子電池釩基負(fù)極材料的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

4 張千玉;綠色能源材料鈦酸鋰的改性及其回收再利用的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

5 袁慶豐;鋰離子電池硅基復(fù)合負(fù)極材料和電池安全性的研究[D];華南理工大學(xué);2015年

6 明海;高容量或高倍率鋰離子電池材料的合成與相應(yīng)全電池的組裝研究[D];蘇州大學(xué);2015年

7 楊智博;高性能鋰離子電池硅/鍺電極的設(shè)計(jì)與制備[D];蘭州大學(xué);2015年

8 張立強(qiáng);鋰離子電池多物理模型參數(shù)辨識(shí)及健康特征提取[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

9 張蓉瑜;鋰離子電池正極材料磷酸釩鋰的表面改性與應(yīng)用研究[D];吉林大學(xué);2016年

10 李丹;鐵基氧化物半導(dǎo)體作為鋰離子電池負(fù)極材料的研究[D];蘭州大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 張濤;失效鋰離子電池破碎特性研究[D];華東交通大學(xué);2011年

2 馬宇宏;鋰離子電池?zé)岚踩匝芯縖D];電子科技大學(xué);2013年

3 王會(huì)軍;過(guò)渡金屬氧化物和過(guò)渡金屬硫化物作為鋰離子電池負(fù)極材料的研究[D];西南大學(xué);2015年

4 任婉;鋰離子電池鎳—錳二元正極材料的研究[D];華南理工大學(xué);2015年

5 李娟;鋰離子電池負(fù)極材料Li_4Ti_5O_(12)的制備與研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2012年

6 玄哲文;微納結(jié)構(gòu)MnO_2及CuO的制備及作為鋰離子電池負(fù)極的性能研究[D];云南民族大學(xué);2015年

7 邢程程;原位生長(zhǎng)FeS納米結(jié)構(gòu)薄膜及其在鋰離子電池中的應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2015年

8 白鋼印;鋰離子電池高電壓正極材料鎳猛酸鋰的合成與改性研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

9 宋贏;鋰離子電池二氧化鈦負(fù)極材料摻雜改性及電化學(xué)行為研究[D];遼寧大學(xué);2015年

10 安平;聚酰亞胺鋰離子電池隔膜的制備及其性能研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2528055