锂离子电池纳米负极材料的研究进展(4)

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其 理 论 容 Ｌｉ Ｌｉ量高达 ４ ２００ ｍＡｈ ／ｇ， 在目前研究的各种合金中其理 论容量最高。但由于硅材料在嵌脱锂过程中会产生 体积膨胀和收缩， 从而产生破裂、 粉化失效。通过减 小材料颗 粒 ／ 晶 粒 尺 寸 ， 特 别 是 采 用 纳 米 级 硅 基 材 料， 可以得到很好的循环性能。 碳 Ｌｉ Ｈ 等 ［８］用 纳 米 Ｓｉ、 黑 、 ＰＶＤＦ 按 ４０∶ ２０ （ 质 ４０∶ 量百分比） 复合制得负极 ， 其可逆容量稳定， 第 １０ 周 的可逆容量仍保持在 １ ７００ ｍＡｈ ／ｇ， 循环性远远优于 普通硅。虽然纳米硅能抑制脱嵌锂过程中引起的体 积变化， 但纳米硅颗粒容易发生团聚， 团聚后将导致 电池循环性能的下降。Ｌｉ Ｈ 等［９］ 采用 Ｘ 射线衍射、 拉 曼光谱和电镜扫描等手段， 通过对球状纳米硅、 线形 纳米硅作为锂离子电池负极材料的研究和比较表 明： 常温下锂离子的嵌脱会破坏纳米硅的晶体结构，负极材料的添加剂， 并对其电池负极材料进行了电 化学性能测试。结果表明： 添加 ２％ｗｔ 的 ＣＮＴｓ， 使负 极材料的首次充电容量提高 ２９．４ ｍＡｈ ／ｇ， 放电容量 提高了 ４５．１ ｍＡｈ ／ｇ， 经 ２０ 次循环 ， 其充放容量未见 衰减。 这是由于 ＣＮＴｓ 具有较大的比表面积和较高的 储锂能力。 Ｓｈｕ Ｊｉｅ 等［４］用化学蒸镀法制备的碳纳米管包覆 Ｓｉ 的复合物， 其可逆容量达到 ９４０ｍＡｈ ／ｇ， 首 次循环的库仑效率为 ８０％， 循环性能比较好。１．２碳材料的纳米掺杂 在一些具有不规则结构和单碳层结构的碳材料Ｖｏｌ．１３ Ｎｏ．２１３３Ａｐｒ．２００８电池工业饶睦敏， 等： 锂离子电池纳米负极材料的研究进展Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｂ ａｔｔｅｒｙ Ｉ ｎｄｕｓｔｒｙ并观察到纳米硅颗粒发生团聚，电池循环性能下降。Ｗｈｉｔｅｈｅａｄ Ａ Ｈ ［１６］等用液晶模板法将锡制成粒子大小在 ３～ 由于纳米尺度的活性金属 １０ｎｍ 的电极膜。 锡能抑制体积变化， 并且锂的插入 ／ 脱插产生的膨胀 和收缩不会破坏纳米锡的结构 ， 因此不仅容量高 ， 而 且循环性能好。 Ｄａｈｎ［１７］ 研究组提出， 如果开始时 Ｓｎ 颗粒足够小， 又能选取适当的方法防止其团聚， 以保 持 Ｓｎ 颗粒的小体积， 就能在一定程度上提高体系的 循环性能。 何则强等［１８］２．２纳米硅复合物Ｗａｎｇ 等［１０］用高能球磨法制备了纳米 ＮｉＳｉ 合金 ，首次放电容量可达 １ １８０ ｍＡｈ ／ｇ，２０ 次循环后容量仍 为 ８００ ｍＡｈ ／ｇ 以上。嵌锂过程中 Ｓｉ 与 Ｌ