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锂离子电池过渡金属氧化物负极材料研究进展

2021-05-26董季玲

储能科学与技术 2021年3期

尹 坚,董季玲,丁 皓,李 方

(1重庆科技学院冶金与材料工程学院;2重庆科技学院化学化工学院,重庆401331;3重庆材料研究院有限公司,重庆400707)

锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等优点,在移动通讯设备电源、电动汽车、储能等领域得到了广泛的应用。目前商业化的锂离子电池负极是以石墨为代表的碳材料,其具有循环性能稳定、安全性能高和成本低廉等优点,但理论容量较低,仅为372 mA·h/g,随着电子设备对电池应用的轻量化、动力设备对电力需求的扩大化,以石墨为代表的传统负极材料越来越难以满足社会需求,为此开发新一代高比容量锂离子电池负极材料显得迫在眉睫[1-3]。

在众多候选材料中,有学者[4]报道了过渡金属氧化物,如FeO、CoO、NiO、Cu2O 等可作为锂离子电池负极材料,且通过电化学性能测试发现这些材料表现出较高的比容量(>600 mA·h/g),此值大约是碳材料理论容量的两倍。自此过渡金属氧化物MxOy(M=Fe、Co、Ni、Ti 等)作为锂离子电池负极材料受到人们的广泛关注。

然而,过渡金属氧化物作为负极材料也存在着明显的缺陷,如导电性差、循环性能与倍率性能低等。目前针对上述问题有以下两种有效的解决方法[5-8]:①合理调控过渡金属氧化物尺寸形貌;②将过渡金属氧化物与其他性能优越的材料复合,弥补其自身缺陷或形成协同效应。

基于此,笔者综述了以过渡金属氧化物作锂离子电池负极材料的研究现状,从材料改性(形貌尺寸调控、与其他性……

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