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浅谈锂电池聚阴离子型铝硅酸盐电池正极材料

浅谈锂电池聚阴离子型铝硅酸盐电池正极材料

来源:
2021/11/24 15:37
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【摘要】:

  聚阴离子硅酸盐负极材料的解密

  锂电池自上世纪90年代开始商业化以来,具有工作电压高、能量密度高、自放电率低、循环寿命长、无召回效应、环保等优点,已成为便携式电子产品的理想电源。近年来,新一代电子产品和电源的发展,对适合特定二次能源供电系统和特定能力提出了更高的要求,特别是新型高容量电极材料正极材料的规划与制备是获得高性能锂二次电池的关键。

  锂电池厂家正极材料主要包括无机金属复合材料、有机分子材料和高分子材料。但上述正极材料存在着一些无法克服的缺点,如比容量低、价格高、无回收功能意图、安全隐患等。在过去的十、二十年中,尽管科学家们做了大量的努力,宣布了各种各样的正极材料,但一直未能得到一种有前景的实用材料。目前商用锂过渡金属氧化物的理论容量相对较低,且材料在充电状态下被高度氧化,容易与电解质发生反应,影响电池的安全性。

  以LiFePO4为代表的聚阴离子负极材料的出现,为下一代高比能、高比能锂电池注入了微弱的能量。Li2FeSiO4、Li2MnSiO4等聚阴离子硅酸盐负极材料作为一种安全廉价的重要负极材料,由于其活性锂含量是LiFePO4的两倍,也引起了研究者的极大关注,特别是这类材料的常用配方(Li2MSiO4)。

  因此,硅酸盐多阴离子负极材料的开发为寻找新型高容量电极材料提供了重要的可能性。就像Li2MnSiO4。Li2FeSiO4猜测,因为只有二价铁的不同化合物过渡金属离子(Feⅱ和Feⅲ)、锰氧化态更高,当Li2MnSiO4养老猜1(单位)之外的锂离子在化学公式,然后Mnⅲ(相应的复合LiMnSiO4)可以进一步氧化锰ⅳ、锂和符合生活型脱锰ⅳSiO4化合物。如果化合物在完全脱氰状态下是稳定的,相应的可逆容量可以达到333mAh/g。这将是自1991年锂电池问世以来电极材料容量研究领域的重要突破。

  然而,目前聚阴离子硅酸盐负极材料的实际可逆容量大多维持在100mAh/g左右。即使开始出现几个高可逆容量的循环,这种材料在未来也会有更大的容量衰减。

  因此,进一步明确了内置锂负极材料的结构特点和反应机理,找到了材料失效机理和容量衰减的原因,规划制备了高容量、安全性好的复合硅酸盐聚阴离子负极材料,研究开发新型高能锂电池负极材料具有重要的理论意义和实用价值。

 

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