金属氧化物及其他锂离子电池负极材料的介绍

金属-无机非金属复合负极材科，金属氧化物及其他锂离子电池负极材料的介绍：

1>金属-无机非金属复合负极材科

金属-无机非金属复合负极材抖主要包括金属-碳复合物和金-硅复合物等。这些材料在嵌锂容量、电极导电性和倍率充放电性能方而明显优于相应的单相材料。金属与碳的复合可以使材料兼有金属的高容量和碳材料的优良的循环性能。如金属与碳纳米管的复合材料不仅可以大幅度增加材料的嵌、脱锂容量。也可以利用金属与碳纳米管在充、放电过程中的协同效应改善电极的循环性能。金属-硅复合材料具有很高的嵌锂容量，但循环性能差。

2>金属氧化物

氧化物主要包括Sn和一些3d过渡金属的氧化物。其嵌锂过程分如下两步:

MxOy+2yLi------xM+yLi2O

xM+yL------MxLiy

第一步，锂与金属氧化物反应生成金属单质与LiO2；第二步，金属单质继续和锂反应生成合金。LiO的生成虽然造成巨大的不可逆容量损失，但也起到缓冲剂的作用，减少负极材料在充放电过程中的体积变化，这类材料突出的优点是可逆容量高、倍率充放电性能好，如Sn02嵌入锂后可以形成Li4.4Sn高富锂合金，理论容量990mA.h/g，另外，Co3O4、COO、NiO,、TiO2、Fe2O3都是研究较多的金属氧化物负极材料，但由于首次不可逆容量高、充放电电位平台不稳和显著的容量衰退现象，这类化合物在锂离子电池中的应用前景也不乐观。

3>其它负极材料

铁酸盐、硫化物、氮化物等也被用作锂离子电池的负极材料。铁酸盐一般为尖晶石型结构，譬如尖晶石CoFe2O2的最高放电容量达910mA.h/g，而且倍率充放电性能优良。NiFe2O2薄膜在100次循环内保持600mA.h/g的可逆容量。金属硫化物如WS2等在20世纪70年代便被用作锂离子电池嵌锂负极材料。氮化物的研究主要源于Li3N的高离子导电性，Li3N与过渡金属元素Cu、Co、Ni、Fe复合可以得到层状结构的Li-MxN，这类化合物导电性能好，用作锂离子电池负极材料时倍率充放电性能优异，但循环性能差。