由于具有高能量密度,長(zhǎng)循環(huán)壽命,無(wú)記憶效應(yīng)和環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn),鋰離子電池被認(rèn)為是最有價(jià)值的商業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng),已被廣泛用于各種便攜式應(yīng)用。近年來(lái),新能源汽車(chē)工業(yè)的迅速崛起對(duì)鋰離子電池的性能提出了更高的要求。鋰離子電池的核心是儲(chǔ)鋰材料,尋找一種使鋰離子電池具有足夠高的鋰嵌容量和優(yōu)異的鋰脫嵌可逆性的電極材料,能有效改善電池的電化學(xué)性能以保證電池的高電壓、大容量和長(zhǎng)循環(huán)壽命的要求。在眾多鋰離子電池負(fù)極材料中,錫的高儲(chǔ)鋰容量（理論比容量994mAhg-1）吸引著人們的極大興趣。目前錫基材料研究得較多得是錫氧化物,錫復(fù)合氧化物及錫鹽。二氧化錫（SnO2）由于具有782 mAh g-1的高理論比容量和0.6 V的相對(duì)較低的充放電電壓平臺(tái),是一種非常優(yōu)異的鋰離子電池負(fù)極材料。SnO2已被廣泛研究并擁有良好的實(shí)際用途。二硒化錫（SnSe2）是另一種非常重要的錫基材料。作為Ⅳ-Ⅵ層狀材料,SnSe2憑借其豐富的自然儲(chǔ)存量和低毒性的優(yōu)勢(shì),突出了其作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用前景。SnSe2作為一種層狀材料,其較大的層間距使得鋰離子更易于嵌入和脫出。SnSe2可以提供非常高的理論比容量（813 mAhg-1）�；�... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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鋰離子電池結(jié)構(gòu)示意圖[8]

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文4化學(xué)性能。在鋰離子電池中，含鋰的層間化合物一般會(huì)選作正極活性物質(zhì),為了進(jìn)一步獲得較高的單體電池電壓,具有高電勢(shì)層間結(jié)構(gòu)的嵌鋰化合物成為了熱門(mén)選擇。目前社會(huì)上的研究熱點(diǎn)主要集中在具有層狀結(jié)構(gòu)的LiMO2和具有尖晶石結(jié)構(gòu)的LiM2O4化合物(M=Co、Mn、Ni、V等過(guò)渡金屬)，他們的結(jié)構(gòu)如圖1.3所示[13]。自從索尼公司首先采用LiCoO2作為正極材料推出鋰離子電池商品以來(lái),主要發(fā)現(xiàn)了三種適用于高壓二次電池的嵌鋰化合物,即層狀結(jié)構(gòu)LiCoO2和LiNiO2及三維尖晶石結(jié)構(gòu)氧化物L(fēng)iMn2O4。圖1.3鋰離子電池正極材料結(jié)構(gòu)示意圖[13]Fig.1.3Schematicdiagramofthecathodematerialsstructureoflithiumionbattery[13](1)Li-Co-O體系：作為鋰離子電池得到廣泛利用的一種正極材料，鋰鈷氧化物(LiCoO2)具有許多優(yōu)點(diǎn)，如高電壓，平穩(wěn)的放電平臺(tái)，適合大電流放電，高的放電比能量以及優(yōu)異的循環(huán)性穩(wěn)定性。鋰鈷氧化物的二維層狀結(jié)構(gòu)屬于a-NaFeO2型，這種二維結(jié)構(gòu)適合鋰離子的嵌入和脫出。但這種正極材料同樣也存在缺點(diǎn)。相比于其他正極材料，其價(jià)格較昂貴且污染較大。但由于其生產(chǎn)工藝非常簡(jiǎn)單，且電化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，盡管存在上述缺點(diǎn)，鋰鈷氧化物仍然率先占領(lǐng)鋰離子電池國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)[14]。(2)Li-Mn-O體系:錳酸鋰（LiMn2O4）是一種具有三維隧道結(jié)構(gòu)的優(yōu)異的鋰離子電池正極材料。制備LiMn2O4所需的原材料十分豐富，且使用這種材料基本不會(huì)造成環(huán)境污染。當(dāng)然其自身?yè)碛蟹浅：玫倪m用于鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)：工作電壓高，耐過(guò)充性與安全性好。只是相比于其他正極材料，LiMn2O4的比能量稍低，循環(huán)穩(wěn)定性與高溫特性也有待進(jìn)一步的提升[15,16]。(3)Li-Ni-O體系:鎳酸鋰（LiNiO2）同樣具有適合鋰離子嵌入和脫出的層狀結(jié)構(gòu)，且

第一章緒論9電容量達(dá)到1610.5mAhg-1。圖1.5分層的花狀SnO2微球形成過(guò)程的示意圖，以及隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)而可能發(fā)生的形態(tài)演化[39]Fig.1.5Schematicillustrationoftheformationprocessofhierarchicalflower-likeSnO2microspheresandpossiblemorphologicalevolutionwithextendingreactiontime[39]1.3.3錫基合金金屬錫與鋰發(fā)生合金反應(yīng)形成錫鋰合金LixSn時(shí)，會(huì)發(fā)生非常大的體積膨脹效應(yīng)，因此單質(zhì)金屬錫作為鋰離子電池的負(fù)極材料的循環(huán)性能較差。所以社會(huì)上現(xiàn)階段很少直接以單質(zhì)錫作為電極材料，而是錫與其他金屬形成的合金作為鋰嵌入的基體。雖然與其他金屬形成合金作為電極材料，錫仍然是主要的活性組分，而另一種金屬也能與鋰發(fā)生一定的合金化反應(yīng)(如銻，銅等，但其反應(yīng)電位與錫是不同的)或無(wú)電化學(xué)活性。這些合金化金屬的加入主要是提高電極體系的導(dǎo)電性和緩沖電極的膨脹。在眾多錫合金材料中，人們研究得比較深入的是金屬銅與錫形成的合金材料LixCu6Sn(5±1)(0<x<13)[40]，眾多得科研成果表明金屬銅在較低得電壓范圍0-2V內(nèi)不會(huì)與鋰形成合金，因此可以作為惰性材料，加入得銅一方面可以提高電極體系的導(dǎo)電性，另一方面其可提供穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)從而是的電極材料在充放電過(guò)程中不容易發(fā)生破碎，從而保證了結(jié)構(gòu)的完整性，鋰離子電池的電化學(xué)性能也能得到很大的提升。D.Larcler課題組[41]在具有氬氣保護(hù)的氣氛下通過(guò)固相反應(yīng)法制備了η-Cu6Sn5合金，并研究了鋰嵌入η-Cu6Sn5的化學(xué)機(jī)理，他們的研究結(jié)果認(rèn)為鋰分兩步嵌入到η-Cu6Sn5中：第一步：C65+65(1.5)第二步：L2+(2.4)→4.4+(1.6)已經(jīng)研究過(guò)的二元合金還有Sn-Ni[42,43]、Sn-Mg[44]、Sn-Sb[45]、Sn-Zn[46]、Sn-Co[47]、Sn-Mn[48]、Sn-Mo

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]化學(xué)蝕刻法制備納米硅線作為高能鋰離子電池的負(fù)極[J]. 李劍文,周愛(ài)軍,劉興泉,李晶澤.  無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 2013(11)



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