鋰二次電池負(fù)極材料研究的主要方向
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-02-17 10:30
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人們最早研究的鋰二次電池的負(fù)極材料是金屬鋰，這是因?yàn)殇嚲哂凶钬?fù)的電極電位(-3.045V)和最高的質(zhì)量比容量(3860mA·h/g)。
但是，以鋰為負(fù)極時(shí)，充電過程中金屬鋰在電極表面不均勻沉積，導(dǎo)致鋰在一些部位沉積過快，產(chǎn)生樹枝一樣的結(jié)晶(枝晶)。當(dāng)枝晶發(fā)展到一定程度時(shí)，一方面會(huì)發(fā)生折斷，產(chǎn)生“死鋰”，造成不可逆的鋰；另一方面更為嚴(yán)重的是，枝晶刺破隔膜，引起電池內(nèi)部短路和電池爆炸。
除此之外，鋰有極大的反應(yīng)活性，可能與電解液反應(yīng)，也可能消耗活性鋰和帶來安全問題。正是由于鋰枝晶和鋰與電解液反應(yīng)可能造成的許多問題，從而使以鋰為負(fù)極的二次鋰電池未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。目前主要在三方向展開研究工作：
①尋找替代金屬鋰的負(fù)極材料；
②采用聚合物或熔鹽電解質(zhì)，避免金屬鋰和有機(jī)溶劑的反應(yīng)；
③尋找合適的電解液配方，使金屬鋰在沉積溶解過程中保持光滑均一的表面。
歷史上對(duì)鋰合金的系統(tǒng)研究始于高溫熔融鹽體系，研究體系包括Li-A1、Li-Si、Li-Mg、Li-Sn、Li-Bi和Li-Sb。有機(jī)電解液體系中鋰的電化學(xué)合金化反應(yīng)的系統(tǒng)研究是從Dey的工作開始的，后來的研究表明室溫條件下鋰可以和很多金屬在電化學(xué)過程中發(fā)生合金化反應(yīng)。
Huggins對(duì)各種二元和三元鋰合金作為負(fù)極在有機(jī)溶劑體系中的行為做了系統(tǒng)的研究，特別是鋰錫體系、鋰銻體系和鋰鉛體系的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了報(bào)道。人們最早研究的鋰二次電池的負(fù)極材料是金屬鋰，這是因?yàn)殇嚲哂凶钬?fù)的電極電位(-3.045V)和最高的質(zhì)量比容量(3860mA·h/g)。但是，以鋰為負(fù)極時(shí)，充電過程中金屬鋰在電極表面不均勻沉積，導(dǎo)致鋰在一些部位沉積過快，產(chǎn)生樹枝一樣的結(jié)晶(枝晶)。當(dāng)枝晶發(fā)展到一定程度時(shí)，一方面會(huì)發(fā)生折斷，產(chǎn)生“死鋰”，造成不可逆的鋰；另一方面更為嚴(yán)重的是，枝晶刺破隔膜，引起電池內(nèi)部短路和電池爆炸。
除此之外，鋰有極大的反應(yīng)活性，可能與電解液反應(yīng)，也可能消耗活性鋰和帶來安全問題。正是由于鋰枝晶和鋰與電解液反應(yīng)可能造成的許多問題，從而使以鋰為負(fù)極的二次鋰電池未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。目前主要在三方向展開研究工作：
①尋找替代金屬鋰的負(fù)極材料；
②采用聚合物或熔鹽電解質(zhì)，避免金屬鋰和有機(jī)溶劑的反應(yīng)；
③尋找合適的電解液配方，使金屬鋰在沉積溶解過程中保持光滑均一的表面。
歷史上對(duì)鋰合金的系統(tǒng)研究始于高溫熔融鹽體系，研究體系包括Li-A1、Li-Si、Li-Mg、Li-Sn、Li-Bi和Li-Sb。有機(jī)電解液體系中鋰的電化學(xué)合金化反應(yīng)的系統(tǒng)研究是從Dey的工作開始的，后來的研究表明室溫條件下鋰可以和很多金屬在電化學(xué)過程中發(fā)生合金化反應(yīng)。Huggins對(duì)各種二元和三元鋰合金作為負(fù)極在有機(jī)溶劑體系中的行為做了系統(tǒng)的研究，特別是鋰錫體系、鋰銻體系和鋰鉛體系的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了報(bào)道。
但是，以鋰為負(fù)極時(shí)，充電過程中金屬鋰在電極表面不均勻沉積，導(dǎo)致鋰在一些部位沉積過快，產(chǎn)生樹枝一樣的結(jié)晶(枝晶)。當(dāng)枝晶發(fā)展到一定程度時(shí)，一方面會(huì)發(fā)生折斷，產(chǎn)生“死鋰”，造成不可逆的鋰；另一方面更為嚴(yán)重的是，枝晶刺破隔膜，引起電池內(nèi)部短路和電池爆炸。
除此之外，鋰有極大的反應(yīng)活性，可能與電解液反應(yīng)，也可能消耗活性鋰和帶來安全問題。正是由于鋰枝晶和鋰與電解液反應(yīng)可能造成的許多問題，從而使以鋰為負(fù)極的二次鋰電池未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。目前主要在三方向展開研究工作：
①尋找替代金屬鋰的負(fù)極材料；
②采用聚合物或熔鹽電解質(zhì)，避免金屬鋰和有機(jī)溶劑的反應(yīng)；
③尋找合適的電解液配方，使金屬鋰在沉積溶解過程中保持光滑均一的表面。
歷史上對(duì)鋰合金的系統(tǒng)研究始于高溫熔融鹽體系，研究體系包括Li-A1、Li-Si、Li-Mg、Li-Sn、Li-Bi和Li-Sb。有機(jī)電解液體系中鋰的電化學(xué)合金化反應(yīng)的系統(tǒng)研究是從Dey的工作開始的，后來的研究表明室溫條件下鋰可以和很多金屬在電化學(xué)過程中發(fā)生合金化反應(yīng)。
Huggins對(duì)各種二元和三元鋰合金作為負(fù)極在有機(jī)溶劑體系中的行為做了系統(tǒng)的研究，特別是鋰錫體系、鋰銻體系和鋰鉛體系的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了報(bào)道。人們最早研究的鋰二次電池的負(fù)極材料是金屬鋰，這是因?yàn)殇嚲哂凶钬?fù)的電極電位(-3.045V)和最高的質(zhì)量比容量(3860mA·h/g)。但是，以鋰為負(fù)極時(shí)，充電過程中金屬鋰在電極表面不均勻沉積，導(dǎo)致鋰在一些部位沉積過快，產(chǎn)生樹枝一樣的結(jié)晶(枝晶)。當(dāng)枝晶發(fā)展到一定程度時(shí)，一方面會(huì)發(fā)生折斷，產(chǎn)生“死鋰”，造成不可逆的鋰；另一方面更為嚴(yán)重的是，枝晶刺破隔膜，引起電池內(nèi)部短路和電池爆炸。
除此之外，鋰有極大的反應(yīng)活性，可能與電解液反應(yīng)，也可能消耗活性鋰和帶來安全問題。正是由于鋰枝晶和鋰與電解液反應(yīng)可能造成的許多問題，從而使以鋰為負(fù)極的二次鋰電池未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。目前主要在三方向展開研究工作：
①尋找替代金屬鋰的負(fù)極材料；
②采用聚合物或熔鹽電解質(zhì)，避免金屬鋰和有機(jī)溶劑的反應(yīng)；
③尋找合適的電解液配方，使金屬鋰在沉積溶解過程中保持光滑均一的表面。
歷史上對(duì)鋰合金的系統(tǒng)研究始于高溫熔融鹽體系，研究體系包括Li-A1、Li-Si、Li-Mg、Li-Sn、Li-Bi和Li-Sb。有機(jī)電解液體系中鋰的電化學(xué)合金化反應(yīng)的系統(tǒng)研究是從Dey的工作開始的，后來的研究表明室溫條件下鋰可以和很多金屬在電化學(xué)過程中發(fā)生合金化反應(yīng)。Huggins對(duì)各種二元和三元鋰合金作為負(fù)極在有機(jī)溶劑體系中的行為做了系統(tǒng)的研究，特別是鋰錫體系、鋰銻體系和鋰鉛體系的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行了報(bào)道。
