锂电池阳极材料的必威体育精装版进展.docVIP

锂电池阳极材料的必威体育精装版进展 本文由兰大材料物理贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 维普资讯 现代材料动 态　 ２０ 年 第 ６ ０３ 期　 锂 电池 阳 极 材 料 的 最 新 进 展　 现 代 锂 离 子 电池存 在 一 定 安 全 问题 ， 尤其 在 电动 汽 车 大 量 使 用 时 更 加 如 此 。不 安 全 性　 来 自以 下化 学 问题 ： （ ） 在 充 电到 最 大 负 载 时 ，锂 ． 墨 电极 的 工 作 点 与 金 属 锂 的 电位 非　 　 １ 石 常接 近 ，而锂 是非 常 活 泼 的 ； （ ） 失去 锂 的 Ｌ。Ｃ Ｏ　电极 会 放 出氧 气 ； （ ） 电解 质 一般 　 　 ２ ｉ ｏ 　 　 ３ 都 含有 可 燃 性溶 剂 。 　 充 电过 量 会 使 电池 发 生 热 损 坏 、放 气 、 着 火 、 甚 至爆 炸 。因 此 ， 电池 外 壳 均 附有 电子　 控 制 电路 ，用 于 防止 过 充 电 。全 世 界 均 在 努 力 寻 找 电极材 料 的替 代 品和 不 燃 的 电解 质 。锂　 离 子 电池 的 负 电极 通 常 为石 墨 ；完 全 锂 化 的 石 墨 电极 ＬＣ ，其 比容 量 为 ３ ２ Ａｈｇ 这 相　 ｉ　 ７ ｍ ／， 当于 体积 容 量 ８ ８ ｈｍｌ 电池 的 正 电极 为 Ｌ Ｃ Ｏ２ Ｌｘ ６ ｉ ｏ 电池 的工 作 电压 在 ４２ １ ｍＡ ／ 。 ｉ ｏ ， ｉ ／ 　Ｃ Ｏ２ Ｃ Ｌ ．～　 ３５ 之 间 。 ． Ｖ 　 在 负 电极 （ 阳极 ）材 料 方 面 ，合 金 或 金 属 间化 合 物 可 用 于 替 代 石 墨 ，因 为 可 选 择 一 些　 比 金 属 锂 电位 高 出 ０ １ 的 电 极 材 料 。 对 许 多 金 属 间化 合 物 ， 尤 其 是 一 些 二 元 系 ，如　 ～ Ｖ Ｌ　 Ｍ＝ 、 Ｓ、Ｓ 、Ｓ 、Ｐ ） 进 行 过 全 面 研 究 。可 惜 ，金属 与锂 作 用 会 伴 随 着 体 积 巨大　 ｉ Ｍ（ ＡＩ ｉ ｎ ｂ ｂ均 变化 和 原 子 重排 。充 电一放 电过 程 造 成 结 晶 学 方 面 的变 化 导 致 一 些 力学 方 面 的 改 变 使 颗 粒　 与颗 粒 间 的接 触丧 失 。这 些 对 电池 使 用 寿 命 有 严 重 影 响 。例 如 ，Ａｌ Ｌ 在 ３ ０ 和 ｉ ０ ｍＶ 下 发 生　 反应 生 成 Ｌ ｌ 铝 和 Ｌ ｌ 为面 心 立 方 结 构 （ｅ ） 但属 于不 同 空 间群 （ 为 Ｆ ３ 认 。 认 均 ｆｅ ， ＡＩ ｍ－ ｍ，ＬＡｌ ｉ 　 为 Ｆ － ｍ） ｄ ３ ，相 变使 Ｌ ｌ的体 积 比 原来 的 Ａｌ 积 增 大 了近 ２ ０ 　 体 ０ ％。这 使 Ａｌ电极 在 电化 学　 过程 中失 去其 结构 整 体 性 。 　 曾试 图 以复合 材 料 来 克服 上 述 障 碍 ，例 如 以 Ｓ Ｏ 电极 作 负 电极 可获 得 较 大 容 量 ，但 不　 ｎ 可逆 容 量 损 失太大 ，使 它 不 宜 用 于 锂 离 子 电池 。 　 石 墨 和 ＬＣ Ｏ　 ｉ ０ 电极 表 现 出 良好 的 循 环特 性 ，它们 类 似 于嵌 入 式 电极 （ 锂 可 以嵌 入 或　 即 移 出 电极 结构 ，而 不造 成 结 构损 害或 退 化 ） 。根 据 这 一 设想 ，阿尔 贡 实 验 室 开始 寻 找 一 些 金　 属 间化 合 物 结 构 ，条件 是 它 们 的 本体 结 构 与 锂 化 结 构 间 的差 异 不 是 很 大 。这 些 化 合 物 包 括　 Ｃｕ Ｓ ５ Ｉ Ｓ 、Ｃｕ Ｓ ６ ｎ、 ｎ ｂ ２ ｂ、 １ ｒ Ｓ Ｖ ｌ ｂ和 Ｍｎ ｂ 　 ｌ２ Ｓ。 Ｃ ６ ｎ Ｃ Ｉ Ｓ ）具 有 砷 化 镍 结 构 ，其 中 ２ ％间隙位 被 铜 占据 。锂 化 后 ，它 生 成 稳 定　 ｕＳ ５（ ｕ． ｎ ． ２ ０ 的 闪锌 矿 结构 Ｌ２ Ｓ 。砷 化 镍 结 构 转 变 为 闪 锌 矿 结 构 ，结 晶学 体积 膨 大 了 ５ ％。 在 １ Ｖ ｉ Ｃｕ ｎ ９ ． 　 ２ 至 ２ ０ 间循环 ，其 可 充 电容 量 为 ２ ０ ０Ｖ ０ ｍＡｈｇ ／ ，虽 然 这个 数值 比石 墨 电极 低 ，但 其 体 积 容 量　 却 高达 １６ｍＡ ／ ，远 远 超 出石 墨 电极 的理 论 值 （ １ｍＡｈｍ１。 ３ ０ ｈｍｌ