纳米锂合金在锂电池阳极材料中的应用研究进展.pdf

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1、设备管理纳米锂合金在锂电池阳极材料中的应用研究进展唐楠楠（成都纺织高等专科学校四川成都611731）摘要：本文综述了基于纳米锂合金的锂电池阳极材料的研究是了解锂化机理的关键步骤之一。现状，并分析了目前存在的技术瓶颈和解决方案。最后对纳米锂二、纳米锂合金的制备研究进展合金在阳极材料的发展做出展望，指出纳米锂合金阳极材料将成要做到纳米锂合金的商业化，则必须选择易于大规模工业生为高性能锂离子电池研发的重要出路。产的制备方法。关键词：锂离子电池；阳极材料；纳米锂合金机械合金化方法是一种制备合金粉末的非平衡高新技术。引言在纳米合金阳极材料的制备方面，普遍使用了机械合金化方法，随着锂离子

2、电池的应用范围从小型电子设备向汽车、航空航现己制备的合金种类有：Sn-Co合金、AI-Ni合金、Al-Cu合金天等大型电源设备发展，这些领域也对锂离子电池的性能指标等[2]。与其他物理方法和化学方法相比，该方法易于工业化生产，(如能量密度、功率密度、安全性等)提出了更高的要求。锂离子电可以在比较温和的条件下制备纳米晶金属合金。池的能量密度直接取决于其阴阳极材料的比容量和脱嵌锂电位，但作为锂合金的纳米化技术，普通的机械合金化方法还不能传统的石墨类阳极材料的理论比容量仅372mAh/g，而目前此类达到要求。常规机械合金化方法的主要缺点是容易引入杂质，尤材料的实际比容量已经非常接近

3、理论比容量，几乎没有进一步提其是球磨过程中很易引入氧，使粉末颗粒表面被氧化。其后在纳高的空间，所以新型阳极材料的研发刻不容缓。米粉末材料烧结过程中氧污染的问题会进一步严重。杂质氧的合金材料具有较高的理论容量和嵌锂平台。同时，还具有加引入使得合金材料在嵌锂过程中发生不可逆还原分解反应而带工性能好、导电性好、溶剂共嵌入低等优点。另一方面，制备纳米来较大的不可逆容量。近期，宋晓艳等[3]研发使用了一种新型的化的合金材料，可以有效减小材料机械应力，稳固材料结构，这使无氧合成系统，该系统主要包括了惰性气体冷凝装置、高能球磨得电池的循环性能和可逆容量更高。但近20年的研究表明，多系统、粉

4、体传送装置和放电等离子烧结设备（SPS）。使用这种系数高比容量的合金阳极材料并未实现商业化，其原因主要有以下统，能够很好的避免氧杂质在球磨和烧结过程中对纳米材料的影三点。一方面是电极材料在脱嵌锂过程中极易因巨大的体积变响。随后，该团队开发出了新型的同步非晶晶化和致密化的纳米化而粉化、剥落；另一方面是部分锂扩散速率较慢，且容易被固定晶块体材料制备方法，于国际上首次制备出完全致密的平均晶粒在某些间隙位置无法脱出；此外首次充放电效率低也是合金阳极尺寸为5～15nm的超细纳米晶稀土金属材料和纳米锂合金材材料的难题。而纳米锂合金相比其他合金具有更好的兼容性和料。新的粉末冶金方法弥补了传

5、统机械合金化方法的不足，使制稳定性。同时，纳米锂合金阳极等同于预先补充了部分锂源，提备工艺更加精确可控，非常适合纳米锂合金阳极材料的制备。高首次循环的效率。锂合金的发展还可以使无锂源的阴极材料展望得以应用，如MnO2、V2O5、S等，这些无锂源的阴极材料通常都具在各类锂电池阳极备选材料中，纳米锂合金无论从提供电池有较高的比容量，从而通过改变阳极材料实现阴极新材料的应整体性能，还是从易于工业化生产的角度来看，都具有巨大的发用。展潜力。随着纳米锂合金材料设计和制备工艺的进一步深入，以一、各类纳米锂合金在锂电池阳极材料中的研究进展及现状分析纳米锂合金作为阳极材料的锂离子电池有望迅速

6、实现商业化，尤锂能与许多金属在室温下形成金属间化合物，由于锂合金的其是对开发高性能阴极无锂源型锂离子电池起到了决定性的作形成通常是可逆的，因此能够与锂形成合金的金属理论上都能够用。作为锂电池的阳极材料。如果以金属间化合物或复合物取代纯参考文献：的金属，将显著改善锂合金阳极的循环性能。[1]VaugheyJT,KeplerK.D,R,NiAs-versuszinc-blende-目前相关实验报道较少，但从已有的研究数据来看，纳米锂typeintermetallicinsertionelectrodesforlithiumbatteries:lithiumex⁃合金材料已经可以得

7、到首次循环效率高、循环性能较好、易于无tractionfromLi2CuSn,Electrochem.Commun.1(1999)517-521.锂阴极材料使用的高性能阳极材料。例如Li-Al、Li-Cu-Sn[1][2]WangGX,SunL,Innovativenanosizelithiumstoragealloys等。其中，Zaghib[1]等制备的Li-Al膨胀金属材料具有极高的空withsilicaasactivecentre,J.PowerSources88(2000)278-281.隙率（