表面氧化、机械研磨和掺杂等，可以有效提高电极的电化学性能。

2

 

．非碳负极材料

    近年来对 LIB 非碳类负极材料的研究也非常广泛。根据其组成通常可分为：
锂过渡金属氮化物、过渡金属氧化物和纳米合金材料。锂过渡金属氮化物具有很
好的离子导电性、电子导电性和化学稳定性，用作锂离子电池负极材料，其放电
电压通常在

1.0V 以上。电极的放电比容量、循环性能和充、放电曲线的平稳性因

材料的种类不同而存在很大差异。如

Li3FeN2 用作 LIB 负极时，放电容量为

150mAh/g、放电电位在 1.3V(vs Li/Li+)附近，充、放电曲线非常平坦，无放
电滞后，但容量有明显衰减。

Li3-xCoxN 具有 900mAh/g 的高放电容量，放电

电位在

1.0V 左右，但充、放电曲线不太平稳，有明显的电位滞后和容量衰减。

目前来看，这类材料要达到实际应用，还需要进一步深入研究。

SnO/SnO2 用

作

LIB 负极具有比容量高、放电电位比较低(在 0.4~0.6V vs Li/Li+附近)的优

点。但其首次不可逆容量损失大、容量衰减较快，放电电位曲线不太平稳 。
SnO/SnO2 因制备方法不同电化学性能有很大不同。如低压化学气相沉积法制
备的

SnO2 可逆容量为 500mAh/g 以上，而且循环寿命比较理想，100 次循

环以后也没有衰减。在

SnO(SnO2)中引入一些非金属、金属氧化物，如

B、Al、Ge、Ti、Mn、Fe 等并进行热处理，可以得到无定型的复合氧化物称为非晶
态锡基复合氧化物

(Amorphous Tin-based Composite Oxide 简称为

ATCO)。与锡的氧化物(SnO/SnO2)相比锡基复合氧化物的循环寿命有了很大的
提高，但仍然很难达到产业化标准。

    纳米负极材料主要是希望利用材料的纳米特性,减少充放电过程中体积膨胀和
收缩对结构的影响

,从而改进循环性能。实际应用表明:纳米特性的有效利用可改

进这些负极材料的循环性能

,然而离实际应用还有一段距离。关键原因是纳米粒

子随循环的进行而逐渐发生结合

,从而又失去了纳米粒子特有的性能,导致结构

被破坏

,可逆容量发生衰减。此外，纳米材料的高成本也成为限制其应用的一大

障碍。

    某些金属如 Sn、Si、Al 等金属嵌入锂时，将会形成含锂量很高的锂-金属合金。
如

Sn 的理论容量为 990mAh/cm3，接近石墨的理论体积比容量的 10 倍。合

金负极材料的主要问题首次效率较低及循环稳定性问题，必须解决负极材料在
反复充放电过程中的体积效应造成电极结构破坏。单纯的金属材料负极循环性能

 

很差，安全性也不好。采用合金负极与其他柔性材料复合有望解决这些问题。

    总之，非碳负极材料具有很高的体积能量密度，越来越引起引起科研工作者
兴趣，但是也存在着循环稳定性差，不可逆容量较大，以及材料制备成本较高
等缺点，至今未能实现产业化。负极材料的发展趋势是以提高容量和循环稳定性
为目标，通过各种方法将碳材料与各种高容量非碳负极材料复合以研究开发新

 

型可适用的高容量、非碳复合负极材料。

3

 

．产业化现状