锂离子电池合金负极材料的研究进展

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1、第17卷第4期化　学　进　展Vol.17No.42005年7月PROGRESSINCHEMISTRYJul.,20053锂离子电池合金负极材料的研究进展33任建国　王　科　何向明　姜长印　万春荣(清华大学核能与新能源技术研究院　北京102201)蒲薇华(北京理工大学机电工程学院　北京100081)摘　要　本文综述了锂离子电池合金负极材料的研究现状,对比了各种合金负极材料的制备方法,并指出了合金负极材料目前面临的主要问题及现有的解决方案,最后提出纳米锂合金复合物将是合金负极材料发展的最终出路。关键词　锂离子电池　负极　纳米合金　锂合金中图分类号:O646;TM911文

2、献标识码:A文章编号:10052281X(2005)0420597207StudiesofAlloyBasedAnodeMaterialsforLithiumIonBatteries33RenJianguoWangKeHeXiangmingJiangChangyinWanChunrong(InstituteofNuclearandNewEnergyTechnology,TsinghuaUniversity,Beijing102201,China)PuWeihua(SchoolofMechanicalandElectronEngineering,BeijingInst

3、ituteofTechnology,Beijing100081,China)AbstractRecentprogressonstudiesofalloybasedanodematerialsforlithiumionbatteriesisreviewed.Differentsynthesismethodsofalloymaterialsarecompared.Themajorproblemsofalloybasedanodematerialsandthecurrentsolutionsarepresented.Nanometerlithiumalloycomposi

4、tesasthemostpromisingalloybasedmaterialsarefinallyhighlighted.Keywordslithiumionbatteries;anode;nanometeralloy;lithiumalloy广泛的研究。二次锂电池负极材料经历了由金属锂一、引　言到锂合金、碳材料、氧化物再到纳米合金的演变过[1]移动电子设备的飞速发展使得高性能化学电源程。目前商品化的锂离子电池的负极材料采用的的发展日新月异。锂离子电池是自上世纪90年代是碳素材料,包括石墨、焦炭和不可石墨化碳。但是以来的新一代二次电池,具有能量密度大、循环寿命金属

5、合金的高容量一直吸引着广大的科研工作者。长、工作电压高、无记忆效应、自放电小、工作温度范特别是近几年来,随着对纳米合金材料的研究不断围宽等优点,在移动通讯、移动计算、电动汽车、航空深入,纳米合金材料在锂离子电池中的应用成为引航天、生物医学工程等各个领域得到了广泛的应用,人注目的研究热点并取得了较大进展。是高新技术的关键产品之一,并成为近年来研究开本文综述了目前合金负极材料的研究现状与性发的热点和重点。能,对比了各种合金负极材料的制备方法,指出了合锂离子电池负极材料作为提高锂离子二次电池金负极材料目前面临的主要问题及现有的解决方能量及循环寿命的重要因素,在世界范围内得

6、到了案,最后指出纳米锂合金复合物将是合金负极材料收稿:2004年5月,收修改稿:2004年7月3国家自然科学基金项目(No.50002006)和清华大学基础研究基金项目(JC1999054)33通讯联系人　e2mail:rjg00@mails.tsinghua.edu.cn©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.·598·化　学　进　展第17卷发展的最终出路。溶剂热方法在低温条件下制备了纯相的具有枝晶结构的纳米SnSb合金,并探讨了纳米SnSb合金的嵌二、合金负极材料的研究现状与性

7、能锂机理及容量衰减的原因,认为纳米合金在电化学锂能与许多金属M(M=Mg、Ca、Al、Si、Ge、Sn、反应过程中逐渐团聚成大的颗粒是造成其容量衰减[14]Pb、As、Sb、Bi、Pt、Ag、Au、Zn、Cd、Hg)在室温下形成金的主要原因。Peled等在酸性体系中电沉积制备[2]2属间化合物,由于锂合金的形成反应通常是可逆了纳米SnSb合金,沉积电流245±5mAPcm,沉积时的,因此能够与锂形成合金的金属理论上都能够作间2min,30次循环的可逆容量400mAhPg;实验还发为锂电池的负极材料。然而金属M在与锂形成合现,随Sb含量的增加,材料的可逆容量下降。