鋰電池當(dāng)前最大潛力在于負(fù)極材料

1、鋰電池當(dāng)前最大潛力在于負(fù)極材料鋰離子充電電池的負(fù)極材料方面，采用石墨的現(xiàn)行鋰離子充電電池的能量密度已逐漸接近極限。因此，今后可能混合硅和錫等合金類負(fù)極材料來提高能量密度，有可能2020年實(shí)現(xiàn)1000mAh/g以上的能量密度。此外，把安全性高、有望實(shí)現(xiàn)高容量化的鐵氧化物用作負(fù)極材料的趨勢也越來越高。負(fù)極材料有很多有望實(shí)現(xiàn)高容量化的材料候補(bǔ)。研究的問題在于，因材料的膨脹和收縮難以獲得充分的循環(huán)壽命。硅合金負(fù)極、錫合金負(fù)極和鐵氧化物等相關(guān)的發(fā)表受到關(guān)注。在合金類材料中，伴隨充放電而產(chǎn)生的膨脹和收縮會造成體積變化，從而導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)崩塌，因此長壽命化是一大課題。有人提出了使循環(huán)特性出色的稀土類金屬硅化物

2、與硅復(fù)合化的方法。該復(fù)合材料“在熱力學(xué)方面非常穩(wěn)定，即使反復(fù)進(jìn)行充放電也能抑制電極結(jié)構(gòu)崩塌”。在稀土類金屬中，把采用釓（Gd）的復(fù)合材料Gd-Si/Si用作負(fù)極的電池，其容量和充放電循環(huán)特性尤其高。初始充放電容量創(chuàng)下了1870mAh/g的極高值。充放電1000次后也維持了690mAh/g的容量。該研發(fā)小組已經(jīng)試制出以Gd-Si/Si為負(fù)極，以LiMn2O4為正極的電池。初始充放電容量為1230mAh/g，循環(huán)100次后為860mAh/g。有試驗(yàn)將錫銻（Sn-Sb）硫化物玻璃與硅的復(fù)合體用作鋰離子充電電池負(fù)極材料的開發(fā)。“2012年已開始少量樣品供貨”。在此前的研究中已經(jīng)證實(shí)，該復(fù)合材料能以10

3、001400mAh/g的容量實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的循環(huán)壽命。有機(jī)構(gòu)共同在該復(fù)合材料上纏繞正極材料LiFePO4和無紡布隔膜試制了電池。電池容量為850mAh。通過充放電試驗(yàn)確認(rèn)，在2060的大溫度范圍內(nèi)可以作為充電電池正常使用。在溫度為60、充放電率為3C時(shí)，比容量為128mAh/g。循環(huán)特性出色，反復(fù)充放電150次仍維持了99的容量。采用Sn-Sb硫化物玻璃類負(fù)極充放電1000次后仍維持了690mAh/g的放電容量經(jīng)過150次循環(huán)充放電后實(shí)現(xiàn)99的容量維持率的鋰離子充電電池（a）。可在2060的大溫度范圍內(nèi)使用（b）。特點(diǎn)是負(fù)極材料采用了Sn-Sb硫化物玻璃，還可用于鈉離子充電電池（c）。利用鐵氧化物實(shí)現(xiàn)高容量化在汽車和固定用途的鋰離子電池，目前較受關(guān)注的負(fù)極材料為鈦酸鋰（Li4T5O12：以下稱LTO）。LTO的鋰電位高達(dá)1.55V左右，鋰不會析出，因此穩(wěn)定性高、壽命長。不過，LTO存在的問題是比容量只有175mAh/g左右。 目前，可取代LTO的高容量氧化物類負(fù)極的研究變得非常活躍。有機(jī)構(gòu)研究出可實(shí)現(xiàn)1000mAh/g比容量的鐵氧化物。 該研發(fā)小組發(fā)表的鐵氧化物的特點(diǎn)是，通過進(jìn)行水熱處理，可預(yù)先在鐵氧化物中摻雜鋰。由此能抑制初始充放電的不可逆容量。具體來說，是將-Fe2O3和水氧化鋰溶液在200下進(jìn)行了10小時(shí)的水熱處理。結(jié)果確認(rèn)生成了LiFe