as to cause an explosion or fire, the poor safety performance. Taking into account the lithium

metal as the security problem in the negative, people start looking for other materials to reduce the

risk of battery instead of lithium metal as negative.

Key words:

Lithium-ion battery; anode material; spinel of Li

; metal cation doping;

1 引言

锂离子电池的成功商品化，关键在于制备可逆的嵌锂化合物代替金属锂负

极。理想的负极材料应具备以下几个特点：

(1) 具有较高的充放电效率和循环寿

命；

(2) 首次不可逆容量较小；(3) 具有较高的结构稳定性、化学稳定性和热稳

定性且与电解质溶剂相容性好；

(4) 较高的比容量；(5) 安全性好，无污染；

(6) 资源丰富，价格低廉，制备简单等。现有的负极材料很难同时满足上述所有

要求。因此，研究和开发电化学性能更好的负极材料为锂电池研究领域的热门课

题。目前的锂离子电池负极材料的研究主要集中在：

(l) 碳基材料；(2) 合金类材

料；

(3) 金属氧化物系列；(4) 含锂过渡金属氮化物。

目前商品化锂离子电池主要以石墨化碳材料为负极。随着便携式电子产品更

小、更轻、更薄，要求电池更高比能量化，特别是汽车动力电池必须具有更高的

能量密度，、更低的成本和更好的安全性，石墨负极材料是此方向发展的重要制

约因素之一；人工石墨制备温度太高（

1900~2800℃）；理论比容量低，只

有

372mAh/g；脆弱结构会导致很有限的稳定性，对电解液高度敏感。为克服

这些缺点，研究应用

负极材料是解决方向之一。

具有缺陷尖

晶石结构，锂在

晶格中嵌入、脱出两相过程中的动力学高度可逆，嵌

锂电位为

1.5~1.6V，在充放电循环过程中，晶胞体积变化为 0.1~0.3%，被

“

”

称为零应变材料，因此

具有良好的循环稳定性（循环寿命已超过

3000 次）。而且 Li

不与电解液反应、充放电电压平台平稳、安全性高和容

易制备。所以近年来

作为锂离子电池负极材料得到广泛研究。但是由于

材料的电子导电率和离子导电率较小，在大电流充放电时容量衰减较