郑时有, 董飞, 庞越鹏, 韩盼, 杨俊和

纳米金属氧化物基锂离子电池负极材料研究进展

郑时有, 董飞, 庞越鹏, 韩盼, 杨俊和

(上海理工大学 材料科学与工程学院, 上海 200093)

负极材料是锂离子电池的重要组成部分, 目前商用锂离子电池的负极材料石墨的理论比容量仅为372 mAh/g, 严重制约了锂离子电池的进一步发展。在众多的锂离子电池负极材料新体系中, 金属氧化物具有理论比容量高、价格低廉、环境相容性好等优点, 受到广泛关注, 但是其存在导电性差、充放电体积变化大等缺点。研究发现, 纳米化可以在保持金属氧化物优点的同时克服其缺点, 因此成为金属氧化物基负极材料的研究热点。本文对近期纳米金属氧化物基锂离子电池负极材料研究的主要成果进行综述, 着重关注几种具有代表性的金属氧化物及其复合物的纳米结构设计与性能优化, 并为后续相关研究提出建议。

金属氧化物; 纳米化; 锂离子电池; 负极材料; 综述

由于能源消耗量的迅猛增加, 传统化石能源将不能满足经济高速发展的需求, 因此世界各国把关注的目标移向新能源的开发和利用[1]。其中, 以锂离子电池为代表的新型储能电池由于在日常生活和先进信息处理终端设备等的应用, 一直受到人们的青睐[2]。但是, 当前便携式电子设备、电动汽车和通讯技术等发展迅猛, 对电池的性能提出了越来越高的要求[3]。

在锂离子电池体系中, 通常采用钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等含锂金属氧化物[4-5]作为正极, 石墨等碳基材料[6]作为负极, 利用锂离子在正、负极之间的“摇椅效应”进行充电和放电, 实现能量的存储和释放[7]。……