西建大材料课程设计卢昆

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1、锂离子电池负极材料的研究进展卢昆西安建筑科技大学华清学院，西安710043摘要：锂离子电池因其质量轻、能量密度较高，迎合了家用电器和通讯设备向小型化、微型化方向发展的需要。锂离子电池能够成功应用的关键在于嵌入与脱出可逆的锂离子负极材料的制备。因此，对负极材料的研究非常重要。主要介绍了锂离子电池的电化学反应原理、一般特性及电池负极材料的最新研究进展。其中，对最新的负极材料——纳米碳管及其它负极材料的研究情况，进行了深入的阐述和分析，同时，也提出了各种负极材料在研究中存在的问题及今后的发展前景。关键词：锂离子电池；负极材料；非碳负极材料；研究进展TheProgressinResearchonAn

2、odeMaterialsforLithium-IonBatteriesLukunXi'anUniversityofArchitectureandTechnologyHuaqingCollege,Xi'an710043Abstract:Lithiumionbatteriesarebecomingthepowersourcesofmodemconsumerelectronicdevices.FindingCathodematerialwithhighcapacityforthelithiumintercalationandtheimprovedcyclabilityisanimportantre

3、searchsubjectoflithiumionbatteries.InthisworkthefundamentalprincipleofelectrochemicalreactionofLi-ionbattery,itsgeneralpropertiesandtheprogressofresearchesonmaterialforcathodeareintroduced.Furthermore,thestationofthelatestnegativematerial-carbonnanotubeandothernanosizedmaterialsisrepresentedandanal

4、ysised.Atthesametimetheproblemsandprospectsofthecathodematerialsarealsooutlined.Keywords：lithiumionbattery；carbonnegativeelectrodematerials；non-carbonnegativeelectrodematerials；researchprogress自从1859年GastonPlante提出铅酸电池的概念以来，化学电源界一直在研制新的高比能量、长循环寿命的二次电池，金属锂以其最高的比容量（3860mA•h∕g）和最负的电极电位（-3.045V），引起了众多电

5、池研究人员的关注。锂离子电池是近10年来发展起来的一种新型电池，电池的工作过程仅仅是锂离子从一个电极（脱嵌）进入另一个电极（嵌入）的过程。1990年，日本索尼公司率先研制成功了锂离子电池，这使锂离子电池的研究进入了实用化阶段，由此开创了广阔的前景。锂离子电池由于具有高电压（4V）、高能量密度、自放电小、循环寿命长、无污染和无记忆效应等优点，已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等电器设备上，在电动汽车、卫星、航天航空以及空间军事等领域也显示出了良好的应用前景和潜在的经济效益。锂离子电池(以下简称LIB)是继镍镉电池、镍氢电池之后的第三代小型蓄电池。作为一种新型的化学电源，它具有工作电压

6、高、比能量大、放电电位曲线平稳、自放电小、循环寿命长、低温性能好、无记忆、无污染等突出的优点，能够满足人们对便携式电器所需要的电池小型轻量化和有利于环保的双重要求，广泛用于移动通讯、笔记本电脑、摄放一体机等小型电子装置，也是未来电动交通工具使用的理想电源。用于LIB负极的材料种类十分广泛，根据材料的基本组成，通常将其分为碳负极材料和非碳负极材料两类。1碳负极材料　　1.1石墨材料导电性好，结晶度较高，具有良好的层状结构，适合锂的嵌入-脱嵌，形成锂-石墨层间化合物Li-GIC，充放电比容量可达300mAh/g以上，充放电效率在90％以上，不可逆容量低于50mAh/g。锂在石墨中脱嵌反应发生在0

7、~0.25V左右(vs.Li+/Li)，具有良好的充放电电位平台，可与提供锂源的正极材料LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O4等匹配，组成的电池平均输出电压高，是目前锂离子电池应用最多的负极材料。石墨包括人工石墨和天然石墨两大类。人工石墨是将易石墨化炭(如沥青焦炭)在N2气氛中于1900~2800℃经高温石墨化处理制得。常见人工石墨有中间相碳微球(MCMB)和石墨纤维。天然石墨有无定形石墨和鳞片石墨两种。