文档介绍：锂离子电池纳米材料研究进展
Progress of Lithium-ion Battery in Nano-scale Material
魏雨
(材料科学与工程学院无机非金属材料系 090611114)
摘要锂离子电的核心是选择高能储锂电极材料,纳米材料以其独特的物理化学性能应用作为锂离子电池电极材料,具有减小极化,增大充放电电流密度,提高放电容量和循环稳定性等优点,有利于高性能、高容量和高功率电池的发展。纳米电极材料具有非常广阔的应用前景,但目前已有的研究基本处于实验开发阶段,且主要集中在制备方法上,其微观结构和电化学性能沿需进一步研究探讨。
关键词锂离子电池纳米材料研究方向
Abstract The main task in Lithium-ion battery research is how to find out the material with high storage Lithium. Nano-scale material is used to be the positive electrode of Lithium-ion battery for its special physical and chemical performances. In this paper, the applying actuality of Nano-scale anode and cathode materials of Lithium-ion battery are introduced. The performances and the preparation methods of the materials are also mended.
Key words Lithium-ion battery, nano-scale material, electrochemistry performance
  锂离子电池纳米电极存在一些潜在的优缺点。
   优点:更好地释放锂嵌入和脱嵌过程中的应力,提高循环寿命;可发生在块体材料中不可能出现的反应;更高的电极/电解液接触面积提高了充/放电速率;短的电子输运路径(允许在低电导或高功率下使用);短的锂离子传输路径(允许在低锂离子传导介质或高功率下使用)。
  缺点:高比表面积带来的不可预期的电极/电解液反应增加,导致自放电现象,差的循环性能及寿命;劣等的颗粒包装技术使其体积能量密度很低,除非开发出一种特殊的压缩工艺,否则会限制它的应用;电极合成过程可能会更加复杂。
认识了这些优缺点,人们已经加大在负极材料及最近展开的正极材料的研发力度。
   活泼/惰性纳米复合(active/posite)概念
  该方法包含了两种材料的混合,一种与锂反应,另一种作为惰性的局域缓冲。在这种复合材料中,活泼相纳米级金属团簇被包裹在惰性非晶相基体中,在嵌锂过程中很好地消除了产生的内应力,从而提高了合金化反应的可逆性。将这一概念应用到不同的体系中,结果显示这些电极极大地提高了锂电池的循环性能。
  1999年ou Mao等发现机械合金化得到的Sn基复合材料Sn-Fe-C存在Sn2Fe和SnFe3C两相,前一相中的Sn可以与Li发生反应因而被称为活泼相,而后一相却几乎不