锂离子电池锡-金属-碳复合负极材料.pdf

PROGRESS INCHEMISTRY 化学进展 DOI:10??7536/PC150161 ProgressinChemistry,2015,27(8):1110~1122 锂离子电池锡?金属?碳复合负极材料?孟浩文马大千俞晓辉杨红艳孙艳丽许鑫华??(天津大学材料科学与工程学院天津市材料复合与功能化重点实验室天津300072) 摘要石墨作为锂离子电池的负极材料已经使用了很长时间。但由于其嵌锂容量低,已不能满足动力电池快速发展的需求。而锡可以与锂形成合金,有可能取代石墨成为下一代锂离子电池负极材料。但是单纯的金属锡在电池循环过程中发生巨大的体积变化,容易导致电极材料的粉化。而碳材料具有较高的导电性, 良好的机械性能和储锂性能。为了充分发挥金属锡和碳材料的优势,锡?碳(Sn?C)复合材料得到了广泛研究。本文详细介绍了无定型碳、石墨(G)、石墨烯(GP)、T)、F)等碳材料作为惰性的导电基体与锡形成的二元复合物,阐述了锡与其它金属(M)形成的碳基三元、多元复合物的结构和性能。通过总结近些年对锡碳复合物结构与性能的研究,相信多元复合和多种结构的应用是提高锡?碳复合负极材料的关键。其中,以Sn?Co?C为基础的多元复合负极材料最有可能走向市场应用。关键词锂离子电池负极锡碳复合物金属锡?钴?碳中图分类号:O646;TM911 文献标识码:A 文章编号:1005?281X(2015)08?1110?13 收稿:2015年1月,收修改稿:2015年4月,网络出版:2015年8月7日?国家自然科学基金项目()资助 TheworkwassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(). ??Correspondingauthor e?mail:xhxu_tju@ Tin?Metal?positeAnodeMaterialsforLithiumIonBatteries ? MengHaowen MaDaqian YuXiaohui YangHongyan SunYanli XuXinhua ??(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,positeandFunctionalMaterials, TianjinUniversity,Tianjin300072,China) Abstract itcan? densitybatteries,tin,whichcanalloyreversiblywithlithium,raphite. However,tinanodesalwayssufferfromhighvolumechangesduringcharge/dischargecycling,leadingto ,good pliance,andstablelithiumstoragecapacitieswithasmallvolumeexpansion,peoplehavepaid ,differentmatrix phasesareevaluatedfortin?carbon(Sn?C) includingamorphouscarbon,graphite(G),graphene(GP),T),andcarbonnanofibers (CNF)havebeenexploitedasaninertandconductivematrixinSn?basedanodematerials,thusproviding varioustin?,thefocusturnstoalloysoftinwithmetal (M)andcarbon, beenmadeontherelationshipbetwe