锂离子电池SiOx0＜x≤2基负极材料-OpenRepositoryof.PDFVIP

ＰＲＯＧＲＥＳＳ ＩＮ ＣＨＥＭＩＳＴＲＹ 化 学进 展 ＤＯＩ：１０７５３６／ ＰＣ１４１０１０ 锂离子电池 ＳｉＯ （０ ＜ｘ≤２）基负极材料∗ ｘ １ １，３∗∗ ２，４ ∗∗ １ ２ ４ 刘　 欣 　 赵海雷 　 解晶莹 　 吕鹏鹏　 王　 可　 崔佳佳 （１． 北京科技大学材料科学与工程学院　 北京 １０００８３；２． 上海空间电源研究所　 上海２００２４５；３． 新能源 材料与技术北京市重点实验室　 北京 １０００８３；４． 上海动力与储能电池系统工程中心　 上海２００２４５） 摘　 要　 随着锂离子电池向电动汽车、可再生能源储能系统等大型应用领域发展，锂离子电池的能量密度、 功率密度等性能指标需要进一步提高。 在负极材料方面，传统的石墨碳负极材料的比容量有限，已经难以满 足高能量密度电池的需求。 以Ｓｉ 基材料为代表的新型高比容量负极材料受到了人们的广泛关注。 其中， ＳｉＯ 材料在发挥高比容量的同时，具有相比纯Ｓｉ 更小的体积变化，因而在循环寿命方面更具实用潜力。 本ｘ 文对目前报道的ＳｉＯ 基负极材料的研究工作进行总结，系统阐述了ＳｉＯ 材料的基本电化学性能、结构模型、ｘ ｘ 电化学机理及合成方法，分类介绍了改进ＳｉＯ 材料电化学性能的各类措施，并对其中ＳｉＯ及无定形ＳｉＯ 材 ｘ ２ 料进行了重点论述。 研究表明，氧含量、歧化程度、表面状态等对ＳｉＯ 材料的电化学性能具有重要影响；界面ｘ 团簇混合（ＩＣＭ）结构模型可更好地对其电化学机理进行理解；通过与第二相（碳、金属、金属氧化物等）复 合，造孔，表面改性（包覆、刻蚀等）及其他手段（改变粘结剂及电解液）可有效提升ＳｉＯ 基材料的首次库仑效ｘ 率和循环性能；部分使用ＳｉＯ 基材料的全电池具有循环６００ 次后容量保持率达９０％的优秀循环性能。 ＳｉＯｘ ｘ 基材料已成为一种在高比能量锂离子电池中极具应用潜力的负极材料。 关键词　 ＳｉＯ 　 无定形态　 复合物　 负极材料　 锂离子电池ｘ 中图分类号：Ｏ６４６；ＴＭ９１１　 文献标识码：Ａ　 文章编号：１００５⁃２８１Ｘ（２０１５）０４⁃０３３６⁃１３ ＳｉＯ （０＜ｘ≤２） Ｂａｓｅｄ Ａｎｏｄｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｌｉｔｈｉｕｍ⁃Ｉｏｎ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ∗ ｘ １ １，３∗∗ ２，４ ∗∗ １ ２ ４ ＬｉｕＸｉｎ 　 Ｚｈａｏ Ｈａｉｌｅｉ 　 ＸｉｅＪｉｎｇｙｉｎｇ 　 Ｌｖ Ｐｅｎｇｐｅｎｇ 　 Ｗａｎｇ Ｋｅ 　 ＣｕｉＪｉａｊｉａ （１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ；２． ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｐａｃｅＰｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｃｅｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４５，Ｃｈｉｎａ；３． ＢｅｉｊｉｎｇＫｅｙＬａｂ ｏｆ Ｎｅｗ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ；４． Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ　 Ｗｉｔｈ ｒａｐｉｄｌｙ ｇｒｏｗｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｔｈｉｕｍ⁃ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ｉｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉ