1.2.1 锂离子电池的正极材料
锂离子电池的正极材料一般由含锂的金属氧化物构成,比如氧化锰锂、氧化钴锂、氧化镍锂等,其它的还有磷酸亚铁锂[10-13]和多元复合材料及其改性材料作为正极。
氧化钴锂作为最早研究的锂离子电池正极材料之一,由于能量密度高,理论比容量值是274 mAh/g,因此广泛的应用于便携式电池当中,但是在实际使用过程当中,由于其本身结构稳定性差,实际比容量值达不到理论值,同时,钴元素在我国依然是稀缺资源,为了提高锂离子电池的循环稳定性,可以通过复合掺杂改性等方法,通过嵌入Cd、Mn、Sn、Zn、Cr、Ti、Ni及稀土元素等[14,15],提高其电化学性能表现。
相比于钴的价格与来源和性能的限制,氧化锂镍便成为人们心中最理想的代替氧化钴锂的正极材料之一,其实际比容量值范围在190-210 mAh/g之间,氧化锂镍材料对环境无污染且来源广泛,价格相对便宜,但是在合成过程中,要达到理想的层状结构是有困难的,同时在使用过程中会发生相变产生大量热量,热稳定性差,容易引发安全事故。针对氧化锂镍的这些缺点,目前已解决的方法是掺杂改性,同时采用特殊方法来合成,比如溶胶-凝胶法等。
近几年来发现的氧化锰锂、磷酸亚铁锂等正极材料,具有更稳定的结构,更好的循环稳定性和高比容量等特点,同时锰是无毒的材料,对环境友好,作为电极材料时可以降低成本,同时提高电池使用寿命。但是没有完美的事物,任何东西都存在着缺点,在提高上述优点的同时,其作为电极材料本身导电性下降,在循环过程中比容量下降明显等,为了改进正极材料的性质,往往很少采用单一材料做电极,通常是在其中掺加其他金属改性,综合不同材料的优势。
1.2.2 锂离子电池的负极材料
在满足电极要求的基础上,碳基材料(包括石墨类材料、非石墨类碳材料、掺杂型碳材料、包覆型碳材料)和非碳基负极材料(包括合金负极和金属-金属氧化物负极)是目前人们主要致力于研究的锂离子电池(LIBs)负极材料[7]。 生物质衍生碳/锡复合材料的制备及其电性能研究(3):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_23273.html