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非锂的金属化合物能否用于锂电池负极?

来源:多倍佳电子   发布时间:2018-11-17   点击量:42


  对于金属锂而言,锂合金负极避免了枝晶的生长,从而提高了安全性。但由于合金材料在反复的循环过程中经历较大的体积变化,电极材料会逐渐粉化,锂电池容量迅速衰减。
  为了解决合金材料的粉化问题,不同的研究者提出了不同的解决方法。Huggins提出将活性的LixSi合金均匀分散在非活性(所谓的非活性是指在一定的电位下不参与反应)LixSn或LixCd中形成混合导体全固态复合体系。有人提出将锂合金分散在导电聚合物中形成复合材料;将小颗粒合金嵌入到稳定的网络支撑体中。这些措施从一定程度上抑制了合金材料的粉化,但仍然没有达到实用化的要求。

  随着负极概念的突破,负极材料不再需要含锂,这使得在合金材料的制备上有了更多的选择。不含锂的金属间化合物被用于锂离子电池负极进行研究。存在两类金属间化合物,一类是含两种可嵌锂合金之间的金属间化合物,如SnSb、SnAg、AgSi、GaSb、AlSb、InSb。这类金属间化合物,由于不同的金属在不同的电位与锂发生合金化反应,一种金属与锂发生合金化反应时,另一种金属呈惰性,相当于活性合金分散在非活性合金的网络中。相对于单一金属,材料的循环性能有很大提高。另外一类金属间化合物是可嵌锂活性金属和非活性金属的合金,如Sb2Ti、Sb2V、Sn2Co、Sn2Mn、A12Cu、Ge2Fe、CuSn,Cu2Sb、Cr2Sb。这类合金只有一种金属是活性的,另外一种充当了导电惰性网络的作用,相对于前一种两种活性金属的金属间化合物循环性有所改进,但这是以牺牲比容量为代价的。

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