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锂离子电池锡基负极材料的改性及研究进展

2021-04-11闫晴刘旭东孙旭东那兆霖

当代化工研究 2021年4期
关键词:改性

*闫晴 刘旭东 孙旭东,2 那兆霖*

(1.大连大学环境与化学工程学院 辽宁 116622 2.东北大学材料科学与工程学院 辽宁 110819)

1.前言

锂离子电池作为化学能和电能之间的有效转换装置,相比于传统电池,具有比容量高、单体电压高、自放电小、使用寿命长,绿色环保等优点,在人类的生产生活中起到了至关重要的作用[1]。负极材料是锂离子电池的重要组成部分之一,商业化的锂离子电池负极材料大多以石墨为主。但由于其理论比容量较低(372mAh·g-1)远不能满足高能耗电子设备越来越高的要求。因此,开发高能量密度、长循环寿命的负极材料是提高电池整体性能的关键,更是成为研究者们争相研究的重点[2]。

锡基材料理论比容量可达993mAh·g-1,约为石墨负极容量的3倍[3]。而且,锡的嵌/脱锂电位远高于Li的析出电位,不必担心在充放电过程中因锂枝晶的生成而导致短路的问题,也因此表现出更高的安全性能。但其实际应用却受到很大限制,这主要是锡在合金化的过程中会发生严重的体积膨胀(>260%),导致电极材料粉化失效,引起容量迅速下降[4]。因此,为了解决锡基负极材料所面临的问题,研究人员开始研究一系列方法对其进行改性。目前,对锡基材料进行改性的方法主要有减小锡基材料粒径、与其它材料进行复合以及进行特殊的结构设计等方法。

2.改性

(1)材料细化改性

应对锡基材料锂化过程中产生的体积膨胀效应最常用的方法就是将材料的粒径细化,使材料具备更小的体积从而抑制锡粒子的粉碎[5]。……

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