索尼公司开发的锂离子二次电池使用钴酸锂作为电池的正极材料，使用特制 的人造石墨作为负极材料。直到目前为止，我们使用的大部分锂离子二次电池仍 为这两种电极材料。众所周知自然界中钴的含量并不丰富，因此价格并不低廉， 同时钴盐的毒性也是不可忽视的。而作为负极材料的特殊人造石墨广泛存在于自 然界，但是其理论容量只有 372mAh/g。作为本次能源的主角之一，锂离子 二次电池已经近二十年没有突破性的研究成果商用化。

锂离子二次电池实际上就是锂离子浓度差电池[2]。锂离子二次电池工作原理 是通过内部锂离子传输与外电路电子传荷进行平稳的化学能与电能之间的相互 转化。充电时，外部电路施加电流，电子补偿给负极，电池内部锂离子从正极脱 出，经电解液嵌入到负极材料中，此时负极的锂离子含量大于正极。放电时电池

内部锂离子从含量充沛的负极脱嵌，经电解液嵌入到正极材料中，外电路电子从 负极释放到正极，形成正极-用电器-负极的电流。 以钴酸锂作为电池正极材料，石墨作为电池负极材料为例，电池化学表达式如下：

(+) LiCoO2 | LiPF6 – EC+DMC | Cn (–)

图 1。1 锂离子二次电池工作原理示意图

电极反应：

正极：LiCoO2        Li1-xCoO2  + xLi+ + xe-

负极：C + xLi+ + xe-      CLix

总反应：LiCoO2 + C     Li1-xCoO2 + CLix

基于商用锂离子二次电池市场的发展现状，以及国家日益对环保及新型可 再生能源政策的大力支持，近年来，寻找更高能量密度的电极材料的是个非常 热门的研发方向。在各式各样的锂离子二次电池负极材料中，石墨负极材料由 于自然界中大量存在，来源广泛、价格便宜且安全性能稳定，自1991年索尼公 司开发商用锂离子二次电池至今仍占有市场主导地位。但是因为其理论含量 低，且经过对市场上销售的石墨负极材料锂离子二次电池产品的电化学性能测 试分析，发现石墨作为负极材料的高倍率充放电性能并不好。这时金属氧化物 渐渐浮现在研发人员的视野内。因其具有非常高的理论容量值，环境友好，以

及广泛的应用前景，然而由于充放电过程中会造成材料本身发生塌陷，造成的 体积变化会导致容量快速缩减，因此其循环稳定性能并不理想，阻碍了材料本 身容量很高这一优秀特性在电池储能领域大放异彩。不过随着新型材料合成手 段的逐渐发展与成熟，各种制备材料的新方法新手段也被应用到科研的各方面 领域中。其中我们发现，将常规尺寸的金属氧化物材料纳米化，是个很大胆的 设想[3]。

自 Richard P。 Feynman教授提出“从单个分子甚至原子开始按照人类的意愿 逐个的排列并组装他们”的设想以来，近几十年里，纳米科技日益迅速的发展 着。很多时候纳米尺寸的物质会具有常规尺寸物质不具备的特点，例如比热的 反常变化、表面活性明显增强、材料硬度提高等特性。纳米离子也有很多种制 备手法，主要分为化学制备与物理制备两种方法。物理制备方法大致分为高能 球磨法、惰性气体冷凝法、非晶体晶化法以及塑性变形法等等；化学制备方法 有：溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法、等离子体法、光化学合成法以及强离子 束蒸发法等。两种纳米化手段相比较，物理法需要的实验条件要求更高更严 格，实验成本也居高不下；化学制备方法实验条件更容易实现，在保证实验可 顺利进行的前提下，需要的实验成本及环境条件与其他种类化学实验并无太大 区别。在倡导可持续发展战略以及绿色化学的今天，使用化学法制备纳米级别 金属氧化物更加合适[4]。而在众多种类的化学方法制备纳米氧化物思路中，热 分解 MOFs 材料形成的纳米多孔金属氧化物作为一类可调节孔径的材料受到了 我们的关注。文献综述