锂离子电池3d过渡金属氧化物负极微_纳米材料_陈欣VIP免费

第23卷第10期2011年10月化学进展PROGRESSINCHEMISTRYVol．23No．10Oct．2011收稿:2011年1月，收修改稿:2011年3月*国家创新研究群体基金项目(No．50821002)资助＊＊Correspondingauthore-mail:sunkn@hit．edu．cn锂离子电池3d过渡金属氧化物负极微/纳米材料*陈欣1张乃庆2，3孙克宁2，3＊＊(1.哈尔滨工业大学化学系哈尔滨150001;2.哈尔滨工业大学基础与交叉科学研究院理学中心哈尔滨150001;3.哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室哈尔滨150090)摘要与传统的碳材料相比，锂离子电池3d过渡金属氧化物(MxOy，M=Co、Fe、Cu、Ni)负极材料具有更高的容量、倍率及安全性能，更适于锂离子电池在移动电子设备、电动汽车、备用储能和智能电网等领域的应用，因此备受关注。本文介绍了MxOy负极材料的充放电机理，并以零维、一维、二维、三维等纳米结构及空心、核壳等多种微/纳米结构为出发点，详细讨论了过渡金属氧化物电极材料的电化学性能与结构特征之间的关系，分析了具有不同结构特征的负极材料的合成方法;展望了3d过渡金属氧化物负极微/纳米材料的研究趋势和发展前景。关键词锂离子电池过渡金属氧化物微/纳米结构复合物中图分类号:O614.81;O614.1;TM911文献标识码:A文章编号:1005-281X(2011)10-2045-103dTransition-MetalOxidesasAnodeMicro/Nano-MaterialsforLithiumIonBatteriesChenXin1ZhangNaiqing2，3SunKening2，3＊＊(1.DepartmentofChemistry，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China;2.AcademyofFundamentalandInterdisciplinarySciences，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China;3.StateKeyLaboratoryofUrbanWaterResourceandEnvironment，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150090，China)AbstractComparedwiththetraditionalcarbonmaterialsforlithium-ionbatteries，3dtransition-metaloxides(MxOy，whereMisCo，Fe，CuorNi)asanodematerialshavebeenattractingintensiveattentioninrecentyearsduetotheirhigherenergycapacity，higherrechargingratesandsafetytomeettheever-goingdemandforlithium-ionbatterieswithenergydensity，powerdensity，cyclabilityandsafetytobemoresuitableforitsnewapplicationsinmanyfields，whichincludeportableelectronicconsumerdevices，electricvehicles，large-scaleelectricitystorageinsmartorintelligentgrids，etc．Inthisreview，firstlyageneralintroductionisgiventothecharge-dischargemechanismof3dMxOyanodematerials．Then，adiscussionindetailismadetotherelationshipbetweentheelectrochemicalpropertiesandavarietyofstructuralcharacteristicsof3dMxOyandcompositeanodematerials，inlightofthestructuralcharacteristicsof0dimensional(0D)，1D，2D，3Dnano-structures，hollow，core/shell，micro/nano-structures，andsoon．Moreover，someanalysesarefocusedmainlyonvariousstrategiesusedtofabricatedifferent3dMxOyanodematerials．Finally，itishighlightedtothefuturetrendsandprospectsinthedevelopmentof3dMxOyanodemicro/nano-materials．Keywordslithium-ionbatteries;transition-metaloxides;micro/nano-structure;composites·2046·化学进展第23卷Contents1Introduction2MechanismsofLi-storage3Nano-structures3.10Dstructures3.21Dstructures3.32Dstructures3.43Dporousstructures4Micro/nano-structures4.1Singlemicro/nano-structures4.2Multimicro/nano-structures5Specialstructures5.1Hollowstructures5.2Core/shellstructures6Summaryandprospects1引言近年来，能源问题日益突出，作为新能源的锂离子电池具有电压高、比能量大、无污染、无记忆效应和寿命长等优点，已被广泛应用在移动电子设备，电动汽车，备用储能，智能电网等领域。开发具有高容量、高功率、高循环性能的锂离子电池已经成为新能源材料的研究热点之一［1，2］。锂离子电池的发展很大程度上依赖于电池材料性能的提高。在锂离子电池材料中，负极材料是提高电池能量及循环寿命的重要因素，其研...