钛酸锂锂离子电池负极材料研究评述

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1、Li4Ti5O12（钛酸锂）锂离子电池负极材料研究评述课程编号07S18C0110姓名薛燕红学号201120181037班级SJ1159专业材料物理与化学Li4Ti5O12（钛酸锂）锂离子电池负极材料研究评述姓名：薛燕红学号：201120181037班级：SJ1159摘要:锂作为电池材料的研究始于1912年，锂一次电池的研究始于20世纪50年代。但直到1973年SAFT研制出第一个一次锂电池才使得锂电池商业化。锂一次电池是用金属锂作负极，锂盐的有机溶剂为电解液，SO2，MnO2,SOCl2等作为正极的电池体系。金属锂一次电池相对传统的电池

2、具有工作电压高、比能量大、重量轻等优点，因此在一些对能源要求较高的设备上得到广泛的应用。金属锂二次电池出现于八十年代中期，以金属锂片做负极，但由于金属锂电极表面电位分布不均匀，负极锂经过多次充放电后，锂表面容易形成多孔结构和锂枝晶，有可能刺破绝缘隔膜从而引起电池内部短路，以致发生爆炸或起火，安全性能较差。考虑到金属锂作为负极的安全性问题，人们开始寻找其它材料代替金属锂作负极以降低电池的危险性。关键词:锂离子电池负极材料尖晶石Li4Ti5O12金属阳离子掺杂Abstract:Lithiumbatterymaterialsresearchbe

3、ganin1912,thelithiumbatterybeganinthe1950s.Butitwasnotuntil1973SAFTdevelopedalithiumbatterythatmakeslithiumbatterybusiness.Lithiumbatterieswithlithiummetalanode,thelithiumsaltoftheorganicsolventelectrolyte,SO2MnO2,ofSOCl2asthecathodeofthebatterysystem.Thelithiumprimarybat

4、teryisrelativelyconventionalbatteryhasahighoperatingvoltage,specificenergy,lightweightandso,thereforebeenwidelyusedinhighenergyrequirementsonthedevice.Thelithiumsecondarybatteryinthemid-1980s,thenegativelithiumtablets,butbecauseoftheunevendistributionofthelithiumelectrode

5、surfacepotentialofthenegativeelectrodeoflithiumafterseveralchargeanddischarge,thelithiumsurfaceiseasytoformtheporousstructureandlithiumdendritepossibletopiercetheinsulationdiaphragm,causingthebatteryinternalshortcircuit,soastocauseanexplosionorfire,thepoorsafetyperformanc

6、e.Takingintoaccountthelithiummetalasthesecurityprobleminthenegative,peoplestartlookingforothermaterialstoreducetheriskofbatteryinsteadoflithiummetalasnegative.Keywords:Lithium-ionbattery;anodematerial;spinelofLi4Ti5O12;metalcationdoping;1引言锂离子电池的成功商品化，关键在于制备可逆的嵌锂化合物代替金属锂负

7、极。理想的负极材料应具备以下几个特点：(1)具有较高的充放电效率和循环寿命；(2)首次不可逆容量较小；(3)具有较高的结构稳定性、化学稳定性和热稳定性且与电解质溶剂相容性好；(4)较高的比容量；(5)安全性好，无污染；(6)资源丰富，价格低廉，制备简单等。现有的负极材料很难同时满足上述所有要求。因此，研究和开发电化学性能更好的负极材料为锂电池研究领域的热门课题。目前的锂离子电池负极材料的研究主要集中在：(l)碳基材料；(2)合金类材料；(3)金属氧化物系列；(4)含锂过渡金属氮化物。目前商品化锂离子电池主要以石墨化碳材料为负极。随着便携式

8、电子产品更小、更轻、更薄，要求电池更高比能量化，特别是汽车动力电池必须具有更高的能量密度，、更低的成本和更好的安全性，石墨负极材料是此方向发展的重要制约因素之一；人工石墨制备温度太高（1900