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锂离子电池能否成功应用, 关键在于能可逆地嵌入脱嵌锂离子的负极材料的制备。这类材料要求具有: ①在锂离子的嵌入反应中自由能变化小; ②锂离子在负极的固态结构中有高的扩散率; ③高度可逆的嵌入反应; ④有良好的电导率; ⑤热力学上稳定同时与电解质不发生反应。目前, 研究工作主要集中在碳材料和具有特殊结构的其它化合物[5]。22365
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碳材料
早在1973年，就有人提出以碳作为嵌锂材料，并在许多电解质体系中进行研[6]。但是由于其嵌锂过程伴随着溶剂共嵌入或引起溶剂分解，锂的嵌入量有限，且极不稳定，没有引起重视。直到1990年,SONY公司以石油焦炭作为负极[7]，才使锂离子电池的研究进入实用化阶段，从而引发世界范围的研究热潮。目前,在锂离子电池中具有实用价值或应用前景的碳的研究主要集中于3种碳：①加热软碳至2400 ℃以上得到的高度石墨化的碳，可逆嵌锂容量在300 mAh•g-1左右；②低于800 ℃热解得到的含一定量氢的软碳和硬碳，可逆嵌锂容量为600-900 mAh•g-1；③1000 ℃左右处理的含单碳层及大量纳米微孔的硬碳,可逆容量介于500-700mAh•g-1之间。论文网
非碳材料
碳作为锂离子电池的负极，由于在有机电解质溶液中碳表面形成能让电子和锂离子自由通过的钝化层，保证了碳电极良好的循环性能，使得碳电极成为目前最佳负极材料[8]。然而，这种钝化层的形成也引起严重的第一次充放电不可逆容量损失，有时甚至能引起碳电极内部的结构变化和电接触不良。另外，高温下也可能因保护层的分解而导致电池失效或安全问题。因此，几乎与研究碳负极同时，寻找电位与Li+/Li电对相近的其它负极材料的工作一直受到重视。包括锡基材料、硅基材料、氮化物、钛基材料和过渡金属氧化物等。目前已有的研究主要集中于一些金属氧化物，如SnO、WO2、MoO2、VO2、TiO2、LixFe2O3、Li4Ti5O12、Li4Mn5O12等[9]。