纳米材料在锂电池中的应用

《纳米材料在锂电池中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、纳米材料在锂电池中的应用□XX学院XXX□摘要：纳米结构材料因其性能优越，应用日益广泛。本文讨论了纳米材料在锂电池应用上作为锂电池的正负极与电解液时，与传统锂电池相比的优越性能（高容量、高功率、高安全性）以及尚存的一些问题，进而畅想了纳米材料在锂电池上的发展前景。□关键词：纳米材料锂离子电池电极电解液高容量高功率高安全性未来发展趋势03]![1`,L%o(+h  W8x"P;m锂离子电池是现代材料电化学学科的一个巨大的成功，虽然这类电池已被成功地商业化化，但可携式电子产品对电池轻、薄、短、小与高容量的需求越来越高，而先进的纳米科技在此一趋势下扮演了重要角色，採用纳米材料的锂

2、电池技术可达到高容量、高功率、高安全性的效果，在未来的市场应用上具备深厚潜力。94w.@%"X$d"Y.t7Q:i/Y!A5M$X一、电极0f$u5o  o&c4q{【锂离子电池纳米电极存在一些潜在的优缺点】&^5f0l:j/P4J&p0n+r'h5W8l优点：1.更好地释放锂嵌入和脱嵌过程中的应力，提高循环寿命；2.可发生在块体材料中不可能出现的反应；3.更高的电极、电解液接触面积提高了充放电速率；4.短的电子输运路径与短的锂离子传输路径。*};t3l;w:l'z1p.b+g5j-z9i$缺点：1.高比表面积带来的不可预期的电极、电解液反应增加，导致自放电现象，差的循环

3、性能及寿命；2.劣等的颗粒包装技术使其体积能量密度很低，会限制它的应用；3.电极合成过程可能会更加复杂。.a!E%d:K;X$y8X(i&q6H.g%i3O;W认识了这些优缺点，人们已经加大在负极材料及最近展开的正极材料的研发力度。,[%n1_'}4H'a,f9^2y3_;i+M/~:A0`0Q%

4、*t(I1O3TⅠ、负极0U4Z%A#d5}-【0y)G'E+w:h%B'b储锂金属存在的问题】([.T4H+@1G0k#U9p8储锂金属中锂的嵌入再加上相变会导致体积发生巨大的变化，产生的应力致使金属电极断裂破碎，电阻增大，存储电荷的能力骤降。6g/U8R7u(K)

5、0B.`3`

6、【/s9o&V  S)B)m"活泼/惰性纳米复合】7k'p0E)^)O1Q)l#q!S0A&@  V#a  m'该方法包含了两种材料的混合，一种与锂反应，另一种作为惰性的局域缓冲。在这种复合材料中，活泼相纳米级金属团簇被包裹在惰性非晶相基体中，在嵌锂过程中很好地消除了产生的内应力，从而提高了合金化反应的可逆性。;y"V9F;}3t%%L1l/c3U1g8D8【-W0K,})r.L7J&m96k'E  T1Q  v1q5E%[)f+纳米形貌特征对循环性能的贡献】)

7、/P:y8`/t'['aTiO2-B纳米管或纳米线材料可由简单的水相合成途径大量合成，是一种优秀的锂嵌入载体，具

8、有优异的可逆循环容量。6p#B2i%N9研究发现纳米碳管的充放电容量可以超过石墨嵌锂化合物理论容量的一倍以上，但同时也发现与其它碳材料相比,纳米碳管作为负极材料存在电位滞后,而且存在明显的双电层效应。0W6o#V'Z8L1

9、7H  g0X,b(z【/U3n;V;u1^3s3r-m5L"C&W;n颗粒度的降低拓宽了对电极材料的选择范围】d6W5c.t#s2~8w$N)l+t+纳米尺寸研究上的突破可能会迅速地改变人们对无机材料的化学、电化学反应原有的认识，先前因不满足传统锂插层标准而被否决的材料现在也值得重新思考。宏观&纳米级赤铁矿颗粒与锂的反应活性的对比实验显示，纳米级赤铁矿颗

10、粒在可逆插锂过程中容量达0.6LiperFe2O3，而无相变发生。#{5]'Z2K&FⅡ、6B)I  n,r;o-T5h47?;C!C1w!$V1G0g+c$i%D+y!R*E正极9[9B"n:y3p)M4`-i　【纳米正极材料使用中的稳定性问题仍待解决】"R  R(X+E1@%k  P2T(

11、#t4e7@'d,K.I传统正极材料的使用致使与电解液的反应大大增强，特别是在高温区，出现了在微米级别正极材料的使用中未尝遇到过的安全性问题，如Mn的溶解，Jahn-Teller效应，极化增大等。为解决这些问题的研究方向主要有：优化设计合成方法、掺杂、进行表面改性、优化电解液来改善Li

12、Mn2O4和电解液的相容性等。6O){"s8@.G([(y+K5H【调整电极材料形貌是增强电极容量的重要途径】}0H*Z*a1j!z研究表明，(Y5E)]"a3`2hV2O5气溶胶比多晶无孔的V2O5粉末具有更大的电活性容量，这些气溶胶与电解液有很大的接触面积，可以支持高频工作，尽管由于过程中结构的改变或非常易发生反应的表面官能团导致循环性能成为一个问题。4u1.u2F4X"Y6J)j!o-S【6U/{+d6u2g2j.g1Z"插锂反应并不排斥相变的发生】0u0u(H6z$j.X/m9[3j(g;越来