黄晋萍，陈 庆，李建保，骆丽杰，陈拥军

(海南大学材料科学与工程学院，南海海洋资源利用国家重点实验室，海口 570228)

0 引 言

锂离子电池凭借自身高能量密度、长循环性能和较好安全性的特点，被视为一种绿色能源，是目前研究的热点之一[1-3]。负极材料作为锂离子电池的关键部件，对锂离子电池的性能起至关重要的作用。目前，锂离子电池负极材料主要是类石墨材料，具有实际容量高、循环寿命长、成本低的特点[4]，在商业中得到了广泛应用。然而，类石墨材料的工作电压低(约0.1 V)，会形成固体电解质膜(solid-electrolyte interface, SEI)以及生长锂枝晶[5]，带来安全性困扰。Li4Ti5O12由于具有较高的工作电压(约1.57 V)，得到了研究者们的广泛关注。然而Li4Ti5O12的理论容量偏低(175 mAh·g-1)[6-7],因此，有必要开发一种类似 Li4Ti5O12材料但具有高理论容量的负极材料。2014年，Pinus等[8]发现了一种新型负极材料FeNb11O29，这种材料可形成Fe2+/Fe3+、Nb4+/Nb5+和Nb3+/Nb4+三种氧化还原电子对，具有400 mAh·g-1的高理论容量，甚至大于石墨的理论容量(372 mAh·g-1)。FeNb11O29材料还具有较高的工作电位(约1.6 V)[9]，能够有效抑制SEI膜的形成和锂枝晶的生长，具有良好的安全性能。FeNb11O29材料呈ReO3剪切型结构，由大量边角共享的八面体组成，具有优异的结构稳定性[10-11]，其晶体结构如图1所示。FeNb11O29材料优异的结构稳定性和嵌入型特点，使其具有良好的循环稳定性。然而，目前报道的FeNb11O29材料在电流密度为0.1 C时的实际容量仅有168～273 mAh·g-1[8-11]，电化学性能仍有很大的提升空间。Zheng等[9]合成FeNb11O29纳米管，使其充电容量在电流密度为0.1 C时从226 mAh·g-1增加到了273 mAh·g-1。Lou等[11]通过Cr掺杂获得的Cr0.2Fe0.8Nb11O29材料在电流密度为0.1 C时的充电容量为254 mAh·g-1，在电流密度为10 C时循环500圈后具有86.9%的高容量保持率。……