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    用于电池负极的纳米材料有哪些

    帖子创建时间:  2020年10月14日 10:37 评论:0 浏览: 54 投稿

    用于电池负极的纳米材料有哪些?      

     

    锂电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液等构成,正极材料的性能直接影响了锂电池的各项性能指标,负极材料把握动力电池安全性命脉。

    负极材料的纳米化的好处在于:

    1.可以改善电化学性能。使得锂离子的迁移路径减少,有助于锂离子的反应最大化,提高材料的循环性。

    2. 纳米材料的大比表和小尺寸,有助于锂离子电池的可逆循环容量优良性。

    3. 控制反应时间和纳米产物的形态,可以有效地提高可逆容量的电化学性能。

    锂电池负极材料大体分为以下几种:

    第一种碳负极材料:

       实际用于锂离子电池的负极材料大都是碳素材料,目前,商业化的锂离子电池主要是以石墨为负极材料,石墨的理论比容量为372 mA·h/g,而市场上的石墨材料已经可以达到360365 mA·h/g,因此相应锂离子电池能量密度的提升空间已相当有限,越来越不能满足下一代高容量高功率电池的需求。

    第二种纳米硅负极材料:

    纳米硅也是研究方向之一,Si材料理论比容量达到3572mAh/g,远高于石墨材料,因此吸引了广泛的关注,但是Si在嵌锂和脱锂的过程中会产生高达300%的体积膨胀,造成颗粒的破碎和活性物质脱落,为了克服这一缺点,人们将Si材料制成纳米颗粒,以便缓解Si颗粒膨胀产生的机械应力。目前其他Si纳米结构包括1维的纳米线,1维纳米线能够与集流体和电解液之间形成良好的接触,并留出足够的空间供Si膨胀,因此该材料的可逆比容量高达2000mAh/g,并具有良好的循环性能。

    硅的比容量很大,但是充放电的时候及其容易发生巨大的形变导致级片失效,所以现在一般的研究方向都是硅的复合材料。目前比较常见的硅碳负极材料主要有碳包覆纳米硅和硅纳米线。

    第三种锡基负极材料:锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。

    纳米氧化锡(VK-Sn30)的理论容量是875mAh/g,纳米氧化锡作为锂离子电池负极材料具有容量高,价格优等特点。

    第四种合金类负极材料:包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金、纳米锡-硅复合负极材料,显著提高锂离子电池性能

    第五 纳米氧化物材料: 包括纳米二氧化钛(VK-TA30D/T30D),纳米氧化钨(VK-W30),纳米氧化铁(VK-E01)等。其中,纳米氧化铁Fe2O3(VK-E01)作为锂离子电池的负极材料具有以下特点:

    1. 容量高。氧化铁的容量理论值为1007mAh/g

    2. 安全性好。由于纳米氧化铁(VK-E01)的放电电压很高,它可以阻止锂的晶枝生长因而可以回避因放电而造成的枝晶生长,造成电池内部的短路。

    3. 资源丰富,价格低廉,环境友好,无毒无害。

          

    目前研究较多的是纳米氧化铁(VK-E01)和石墨结合成的复合材料,应用在电极的负极,具有很重要的意义。

    杭州万景新材料有限公司
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