基于转化反应机制的锂离子电池电极材料研究进展

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1、·1014·化学通报2011年第74卷第11期http://www．hxtb．org基于转化反应机制的锂离子电池电极材料研究进展*吴超崔永丽庄全超徐守冬沈明芳史月丽孙智(中国矿业大学材料科学与工程学院锂离子电池实验室徐州221116)摘要基于转化反应机制实现储锂功能的电极材料的研究和开发是提高锂离子电池性能，尤其是其可逆循环容量的重要方法，对于锂离子电池未来的发展有着非常重要的意义。本文综述近年来基于转化反应机制实现储锂功能的锂离子电池电极材料的研究进展，介绍了转化反应机制等新概念，重点讨论了基于转化反应机制实

2、现储锂功能的简单过渡金属化合物电极材料的电化学性能、电极界面特性及其电化学性能改进的方法，最后展望了基于转化反应机制实现储锂功能的锂离子电池电极材料的未来发展。关键词锂离子电池转化反应过渡金属化合物ProgressofElectrodeMaterialsEntailingConversionReactionforLi-ionBatteries*WuChao，CuiYongli，ZhuangQuanchao，XuShoudong，ShenMingfang，ShiYueli，SunZhi(Li-ionBatteri

3、esLab，SchoolofMaterialsScienceandEngineering，ChinaUniversityofMiningandtechnology，Xuzhou221116)AbstractThedevelopmentofelectrodematerialsentailingconversionreactionswereveryimportantmethodsforimprovingtheperformanceofLi-ionbatteries，especiallyforimprovingits

4、reversiblecapacityuponcycling．Inthispaper，theprogressesoftheuseoftransitionmetalcompoundsthatreactwithLithroughconversionreactionsasbothpositiveandnegativeelectrodematerialsinLi-ionbatterieswerereviewed，themechanismsoftheconversionreactionswereintroduced，and

5、severalfactorscurrentlyhandicappingtheapplicabilityofelectrodematerialsentailingconversionreactionswerealsodiscussed．Emphasiswasputontheelectrochemicalbehavior，thepropertiesofelectrode/electrolyteinterfacesandthemethodsforimprovingtheperformanceofthesetransi

6、tionmetalcompoundsentailingconversionreactions．Atlast，thedirectionsoffutureresearchofelectrodematerialsthroughconversionreactionswereputforward．KeywordsLi-ionbatteries，Conversionreactions，Transitionmetalcompounds锂离子电池以其高能量密度、长循环寿命和环境友好等优点现已成为手机、Mp3播放器、笔记本电脑、

7、数码相机和摄像机等便携式设备的主要电源。近年来，电动工具、电动助力车和电动汽车等领域的迅速发展为锂离子电池提供了良好的应用前景，但同时对锂离子电池的性能也提出了更高的要求，这些性能包括能量密度、循环寿命、环境相容性以及价格和安全性等。基于锂离子嵌入脱出机制［1，2］的传统锂离子电池电极材料如石墨、LiCoO2等，由于结构的限制，锂离子的嵌入和脱出量有限，较低的理论容量是制约锂离子电池作为未来动力电池的重要瓶颈，急需寻求新一代的高比能电极材料。2000年，Tarascon首先在《Nature》上报道了锂离子电池3

8、d过渡金属氧化物负极材料的电化学性［3～9］能，他们针对这类材料与锂离子反应的机理做了大量的研究工作。3d过渡金属氧化物本身通常并中央高校基本科研业务费专项资金(2010LKHX03、2010QNB04、2010QNB05)、中国矿业大学科技攀登计划项目(ON090237)和江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(CX10B-153Z)资助2011-02-24收稿，2011-05-17接