隨著電動(dòng)汽車的快速發(fā)展,對鋰離子電池的需求也越來越高,傳統(tǒng)的鈷酸鋰/石墨體系電池已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足電動(dòng)汽車高續(xù)航里程的需求。開發(fā)高容量的電極材料顯得尤為重要。在眾多可替代的負(fù)極材料中,錫基負(fù)極得益于高容量、低電壓、來源豐富等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛研究。但錫基負(fù)極和其他合金類負(fù)極同樣也存在著一些缺點(diǎn),在循環(huán)的過程中伴隨著巨大的體積膨脹（260%）,會(huì)造成電極材料的粉化,進(jìn)而從集流體脫落,導(dǎo)致容量衰減很快。針對體積變化的問題,研究者提出了許多對應(yīng)的策略,包括了將錫材料做成各種納米結(jié)構(gòu),與碳基質(zhì)或者其他非活性材料復(fù)合,或者與過渡金屬復(fù)合制成合金材料。這些方法在一定程度上提高了錫基負(fù)極的電化學(xué)性能,但同時(shí)也帶來了其他問題,納米化提高了材料的比表面積,導(dǎo)致生成了更多的SEI膜,造成了大量的不可逆的鋰消耗,大大降低了錫基材料的首次庫倫效率,材料顆粒越小,對首效影響的越大。通過增加正極材料的負(fù)載量雖然可以彌補(bǔ)負(fù)極SEI生長所消耗的鋰源,但是使用過量的正極材料會(huì)降低全電池的能量密度。如果在負(fù)極材料做成電極前就預(yù)先富含鋰,也就是將材料進(jìn)行預(yù)鋰化,就可以彌補(bǔ)生長SEI膜的不可逆的鋰損失。當(dāng)前報(bào)道過的預(yù)鋰化的方法有三種... 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

橄欖石結(jié)構(gòu)材料L洲PO;(M二Fe、Mn、Co、Ni)的晶體結(jié)構(gòu)和電于結(jié)構(gòu)

往往轉(zhuǎn)移大于一摩爾的電子，因此比容量都很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于商用的金屬氧化物正??極；但是轉(zhuǎn)化反應(yīng)的脫嵌鋰電位對于正極材料而言太低，這也是轉(zhuǎn)換型正極的弊??端。圖１．４中所示氟化鐵嵌鋰后轉(zhuǎn)化為鐵金屬顆粒分散在氟化鋰基質(zhì)中的結(jié)構(gòu)。??新相的形貌和空間分布對材料的導(dǎo)電性有很大影響，而且會(huì)影響轉(zhuǎn)化反應(yīng)的可逆??性。第二種轉(zhuǎn)換反應(yīng)包括硫系單質(zhì)的脫嵌鋰反應(yīng)［３９，４０］，如硫正極雖然比容量也??很高，但存在的問題也一直沒有解決：硫及硫化鋰的固有導(dǎo)電性差，導(dǎo)致電極整??體的導(dǎo)電性差，電極制備需要更多的導(dǎo)電炭黑添加劑，降低其能量密度；硫脫嵌??鋰過程中的體積變化大，造成電極的不穩(wěn)定性；硫化鋰存在嚴(yán)重的穿梭效應(yīng)，可??能透過隔膜穿梭到負(fù)極表面，并在負(fù)極表面沉積下來，導(dǎo)致容量衰減很快。??對新型正極材料的研究，要在保證安全性的基礎(chǔ)上，提高材料的比容量，增??加材料的輸出電壓

ＭａＸｂ?ａ?Ｍ?＋?ｂ?ＬｉｎＸ??圖１．５鋰離子電池負(fù)極材料不同反應(yīng)機(jī)理的示意圖??插入型材料主要包括石墨和尖晶石相鈦酸鋰［４２，４３］。石墨作為商業(yè)負(fù)極材料??一直占據(jù)著主要地位，但是石墨的比容量比較低，只有３７２?ｍＡｈ／ｇ，而且倍率性??能不佳，在高倍率下容易出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象。相對而言，鈦酸鋰的穩(wěn)定性要好很多，??因?yàn)殁佀徜嚨难趸�原電位在１．５５Ｖ，不會(huì)出現(xiàn)鋰枝晶或者析鋰現(xiàn)象。鈦酸鋰的??晶體結(jié)構(gòu)也非常穩(wěn)定，脫嵌鋰的過程中體積幾乎沒有任何變化，經(jīng)過多次循環(huán)電??極的整體結(jié)構(gòu)依然保持完好，循環(huán)性能優(yōu)異。然而，鈦酸鋰本征導(dǎo)電性很差，離??子擴(kuò)散效率也不高，導(dǎo)致電極的倍率性能不佳。通常解決這些問題的辦法就是將??鈦酸鋰設(shè)計(jì)成納米孔結(jié)構(gòu)；或者用碳材料或者其他氧化物進(jìn)行包覆處理。??合金類負(fù)極主要包括第四、第五主族元素

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]我國鋰離子電池產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J]. 師昌緒,楊裕生,陳立泉.  新材料產(chǎn)業(yè). 2010(10)



本文編號：3014632