當代能源化學鋰離子電池省公開課一等獎全國示范課微課金獎課件

當代能源化學當代能源化學1/155當代能源化學鋰離子電池及其關鍵材料52/155當代能源化學

緒論

鋰離子電池及其關鍵材料正極材料研究進展負極材料研究進展3/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學從鋰電池到鋰離子電池鋰離子電池原理和結構緒論鋰離子電池組裝測試鋰離子電池應用領域4/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學筆記本電腦用鋰離子電池手機用鋰離子電池5/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學大容量鋰離子蓄電池單體產(chǎn)品6/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學?

為何叫“鋰離子”電池？?

有哪些應用領域？?

怎樣組裝鋰離子電池？?

該關注哪些性能指標？?有哪些正負極材料，優(yōu)缺點？?

……7/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學From

lithium

to

“l(fā)ithium

ion”,

a

long

story鋰離子電池(Li-ion

Batteries,

LIBs)由鋰電池(Li

Batteries,

LBs)發(fā)展而來8/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學鋰一次電池

研究起源于20世紀50年代

20世紀60年代暴發(fā)石油危機，鋰電池成為替換能源之一

摩爾質量

(6.94

g/mol)

標準電極電勢

(-3.04

V

vs.

NHE)

20世紀70年代實現(xiàn)商品化

1973年,

Li-CFx鋰一次電池在Panasonic企業(yè)實現(xiàn)量產(chǎn),首次裝置在漁船

1978年,

Li-MnO2鋰一次電池在Sanyo企業(yè)實現(xiàn)量產(chǎn)

取得巨大成功產(chǎn),9/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學鋰二次電池

20世紀80年代末以前，主要關注以鋰及其合金為負極鋰

二次電池體系

1972年,

Dr.

Whittingham和Exxon企業(yè)合作設計了Li-TiS2鋰

二次電池，但未能實現(xiàn)商品化

20世紀80年代末，加拿大Moli能源企業(yè)推出商品化

Li-MoS2鋰二次電池

1989年，Li-MoS2鋰二次電池發(fā)生起火爆炸事故，

造成鋰二次電池逐步退出應用10/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學鋰二次電池壽命短、安全性能差—鋰枝晶生成是“罪魁禍首”11/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學鋰離子電池搖椅式電池：20世紀80年代初，M.Armand教授首次提出用嵌鋰化合物代替鋰二次電池中金屬鋰負極構想M.Armand12/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學鋰離子電池

嵌鋰化合物代替鋰二次電池中鋰負極，電池安全性大

為改進，而且含有良好循環(huán)壽命

從概念到現(xiàn)實

—“一等又是十年”

1990年，Sony企業(yè)研制出以石油焦為負極、LiCoO2為正極

鋰離子電池，并于1991年開始產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)13/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學從鋰電池到鋰離子電池鋰離子電池原理和結構緒論鋰離子電池組裝測試鋰離子電池應用領域14/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

鋰離子電池主要組成部分正極材料負極材料隔膜電解液外殼15/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

鋰離子電池結構示意圖正極

LiCoO2

?

Li1-xCoO2

+

xLi+

+

xe-負極

6C

+

xLi+

+

xe-

?

LixC6電池

6C

+

LiCoO2

?

LixC6

+Li1-xCoO216/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學圓柱形方形

紐扣式Armand,

M.

et

al.

Nature

,

414,

35917/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學從鋰電池到鋰離子電池鋰離子電池原理和結構緒論鋰離子電池組裝測試鋰離子電池應用領域18/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學電極制備電池組裝電池測試紐扣式半電池(CR2025)組裝和測試過程19/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學電池組裝手套箱系統(tǒng)

(美國創(chuàng)新科技/IL-2GB)20/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學電池測試

放電容量：電池放電時釋放出來電荷量，普通用時間和

電流乘積表示，比如Ah、mAh

放電速率：表示放電快慢一個度量，所用容量1

h放電

完成，稱為1

C放電；5

h放電完成，則稱為C/5放電

庫侖效率：在一定充放電條件下，放電時釋放出來電

荷與充電時充入電荷百分比，也叫充放電效率

標稱電壓：電池0.2

C放電時全過程平均電壓

標稱容量：電池0

0.2

2

C放電時放電容量21/155電壓成本

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

安全性

容量能量密度使用壽命

功率密度鋰離子

電池

……22/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

藍電電池測試系統(tǒng)(武漢金諾/CTC)容量、使用壽命、

能量和功率密度23/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

電化學工作站

(上海辰華/CHI660D)電壓

電化學工作站(瑞士萬通/Autolab

PGSTAT302N)24/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學從鋰電池到鋰離子電池鋰離子電池原理和結構緒論鋰離子電池組裝測試鋰離子電池應用領域25/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學不一樣二次電池體系能量和功率密度對比Tarascon,

J.

M.

et

al.

Science

,

334,

92826/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學Tarascon,

J.

M.

et

al.

Science

,

334,

92827/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學28/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學電動汽車用鋰離子電池系統(tǒng)29/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學LG化學企業(yè)對于二次電池體系全球市場預測Choi,

S.

et

al.

Adv.

Energy

Mater.

,

2,

86030/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學工信部：節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(-)年4月

以純電驅動為我國汽車工業(yè)轉型主要戰(zhàn)略取向，加緊培育和發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)，重點推進純電動汽車、插電式混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化

以快速降低汽車燃料消耗量為目標，大力推廣普及節(jié)能汽車，提升汽車產(chǎn)業(yè)整體技術水平

到年，純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產(chǎn)銷量超出50萬輛；

到年，純電動汽車和插電式混合動力汽車生產(chǎn)能力達200萬輛、累

計產(chǎn)銷量超出500萬輛31/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

成本安全性

成本安全性高性能鋰離子

電池先進電極材料

電壓

能量密度功率密度使用壽命

……脫嵌鋰電位

比容量

倍率性能

循環(huán)性能

……32/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學Marom,

R.

et

al.

J.

Mater.

Chem.

,

21,

9938電極材料發(fā)展趨勢圖33/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

緒論

鋰離子電池及其關鍵材料正極材料研究進展負極材料研究進展34/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

LiMO2(層狀巖鹽結構)LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、Li(Ni1/3Mn1/3Co1/3)O2、Li(Ni1/3Co1/3Al1/3)O2

LiM2O4(尖晶石結構)LiMn2O4、LiNi0.5Mn1.5O4

LiMPO4(橄欖石結構)LiFePO4、LiMnPO4、LiCoPO435/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學36/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

電池容量&電極材料比容量

電池容量:

Ah

電極材料比容量:

mAh/g

計算電極材料

理論比容量LiCoO2：脫嵌鋰機制LiCoO2

?

Li1-xCoO2

+

xLi+

+

xe-

(0

≤

x

≤

1)

石墨：脫嵌鋰機制

6C

+

xLi+

+

xe-

?

LixC6

(0

≤

x

≤

1)37/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

LiMO2(層狀巖鹽結構)正極材料

研究進展

LiM2O4(尖晶石結構)LiMPO4(橄欖石結構)38/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學LiMO2(層狀巖鹽結構)：LiCoO239/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學脫嵌鋰機制

LiCoO2

?

Li1

1-xCoO2

+

xLi+

+

xe-

(0

≤

x

≤

1)理論比容量

=

274

mAh/g

脫嵌鋰電位：3

3.9

9-4

4.1

1

V

“二維”脫嵌鋰通道40/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學制備方法

制備方法：高溫/低溫固相法、液相法、…

高溫固相法：普通選取鋰和鈷碳酸鹽、硝酸

鹽、氧化物和氫氧化物等含氧化合物作為鋰源

和鈷源，在空氣中加熱到600-900oC甚至更高

溫度，反應時間較長。41/155鋰離子電池及其關鍵材料例1：LiCoO2納米線當代能源化學

Li,

Y.

et

al.

Nano

Res.

,

5,

2742/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例1：LiCoO2納米棒43/155鋰離子電池及其關鍵材料例2：LiCoO2納米盤當代能源化學

Li,

Y.

et

al.

Nano

Res.

,

5,

39544/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例2：LiCoO2納米盤45/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例3：LiCoO2納米晶Zhang,

X.

et

al.

Nanoscale

,

5,

1108746/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例3：LiCoO2納米晶47/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學LiM2O4(尖晶石結構):LiMn2O448/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學脫嵌鋰機制

LiMn2O4

?

Li1

1-xMn2O4

+

xLi+

+

xe-

(0

≤

x

≤

1)理論比容量

=

148

mAh/g

脫嵌鋰電位：3.9-4.1

V

“三維”脫嵌鋰通道49/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例1：LiMn2O4微米球Zhou,

L.

et

al.

J.

Mater.

Chem.

A,

1,

83750/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例1：LiMn2O4微米球

Zhou,

L.

et

al.

J.

Mater.

Chem.

A,

1,

83751/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例1：LiMn2O4微米球

Zhou,

L.

et

al.

J.

Mater.

Chem.

A,

1,

83752/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例2：Graphene@LiMn2O4Kim,

K.

et

al.

J.

Mater.

Chem.

,

21,

1730953/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例2：Graphene@LiMn2O454/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學LiMPO4(橄欖石結構):LiFePO455/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學脫嵌鋰機制

LiFePO4

?

Li1-xFePO4

+

xLi+

+

xe-

(0

≤

x

≤

1)

理論比容量

=

170

mAh/g

嵌鋰電位：~3.2

V

脫鋰電位：~3.6

V

“一維”脫嵌鋰通道56/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

制備方法從原料上考慮

鋰源

碳酸鋰、氫氧化鋰、草酸鋰、…鐵源

三價鐵源：三氧化二鐵、…

二價鐵源：草酸亞鐵、醋酸亞鐵、硫酸亞鐵、…

磷源

磷酸二氫銨、磷酸氫二銨、磷酸銨、磷酸二氫鋰、…57/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學58/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例1：LiFePO4@C顆粒

高溫固相法

Hu,

Z.

et

al.

Ionics

,

16,

31159/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例1：LiFePO4@C顆粒

Hu,

Z.

et

al.

Ionics

,

16,

31160/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例2：LiFePO4@C@Graphene

水熱法+后續(xù)熱處理

Wu,

Y.

et

al.

J.

Mater.

Chem.

,

22,

1646561/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例2：LiFePO4@C@GrapheneWu,

Y.

et

al.

J.

Mater.

Chem.

,

22,

1646562/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例2：LiFePO4@C@Graphene63/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例3：LiFePO4納米盤

溶劑熱法+后續(xù)碳包覆

Li,

Y.

et

al.

J.

Mater.

Chem.

,

21,

999464/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例3：LiFePO4納米盤Li,

Y.

et

al.

J.

Mater.

Chem.

,

21,

999465/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學例3：LiFePO4納米盤

Li,

Y.

et

al.

J.

Mater.

Chem.

,

21,

999466/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

緒論

鋰離子電池及其關鍵材料正極材料研究進展負極材料研究進展67/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

碳材料

硅基材料

錫基材料

過渡金屬氧化物

鈦酸鋰68/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學成本脫嵌鋰電位安全性比容量倍率性能循環(huán)性能……Marom,

R.

et

al.

J.

Mater.

Chem.

,

21,

9938電極材料發(fā)展趨勢圖69/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學碳材料70/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學種類天然石墨石墨碳材料人造石墨

軟碳

無定形碳

新型碳納米材料

硬碳

富勒烯碳納米管

石墨烯71/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學石墨：脫嵌鋰機制

石墨：嵌入型機制

6C

+

xLi+

+

xe-

?

LixC6

(0

≤

x

≤

1)

理論比容量:

372

mAh/g

體積改變：~10

%

脫嵌鋰電位：~0.1

V72/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學無定形碳：脫嵌鋰機制

無定形碳：微孔儲鋰機制73/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

碳材料優(yōu)缺點

成本安全性表面包覆

表面氧化碳材料改性

電壓

比容量倍率性能循環(huán)性能庫侖效率

摻雜形貌控制

納米化

……74/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性1：表面包覆(碳)Zhang,

W.

et

al.

J.

Power

Sources

,

174,

76675/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性1：表面包覆(碳)76/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性2：氮摻雜Cheng,

H.

et

al.

ACS

Nano

,

5,

546377/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性2：氮摻雜Cheng,

H.

et

al.

ACS

Nano

,

5,

546378/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性2：氮摻雜Cheng,

H.

et

al.

ACS

Nano

,

5,

546379/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性3：形貌控制(梭子狀)片狀石墨

vs

梭子狀石墨Yoshio,

M.

et

al.

J.

Mater.

Chem.

,

14,

175480/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

改性4：形貌控制(球形)梭子狀石墨

vs

球形石墨

Yoshio,

M.

et

al.

J.

Mater.

Chem.

,

14,

175481/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性5：納米化(納米彈簧)Guo,Y.

et

al.

Electrochem.

Commun.

,

11,

146882/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性5：納米化(納米彈簧)83/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性6：納米化(三維介孔碳)

Xu,

B.

et

al.

Electrochim.

Acta

,

56,

646484/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性6：納米化(三維介孔碳)85/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學硅基材料86/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學種類硅Si硅基材料硅氧化物硅基合金

SiO2、SiO等Si–M

(M=Ni、Ge、Sn等)87/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學脫嵌鋰機制

硅：合金型機制

Si

+

xLi+

+

xe-

?

LixSi

(0

≤

x

≤

4.4)

理論比容量

=

4200

mAh/g

體積改變：>300

%

嵌鋰電位：~0.2

V

脫鋰電位：~0.5

V

Jin,

S.

et

al.

Energy

Environ.

Sci.

,

4,

5688/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

硅基材料優(yōu)缺點

成本安全性納米化硅基材料改性

電壓

比容量倍率性能復合改性摻雜改性循環(huán)性能庫侖效率……89/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性1：納米化(硅納米線陣列)

Cui,

Y.

et

al.

Nat.

Nanotech.

,

3,

3190/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性1：納米化(硅納米線陣列)91/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性2：納米化(硅中空納米球)

Cui,

Y.

et

al.

Nano

Lett.

,

11,

294992/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性2：納米化(中空納米球)93/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性2：納米化(硅中空納米球)94/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性3：納米化(硅納米片)Yan,

Q.

et

al.

Chem.

Mater.

,

23,

529395/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性3：納米化(硅納米片)96/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性4：納米化(SiO2中空納米方塊)Chen,

Q.

et

al.

Sci.

Rep.

,

3,

356897/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性4：納米化(SiO2中空納米方塊)98/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性4：納米化(SiO2中空納米方塊)Chen,

Q.

et

al.

Sci.

Rep.

,

3,

356899/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性5：復合改性(硅-無定形碳)Wang,

D.

et

al.

Phys.

Chem.

Chem.

Phys.

,

14,

12741100/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性5：復合改性(硅-無定形碳)101/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性5：復合改性(硅-無定形碳)102/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性6：復合改性(硅-石墨烯)

Guo,Y.

et

al.

Adv.

Energy

Mater.

,

2,

1086103/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性6：復合改性(硅-石墨烯)104/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性6：復合改性(硅-石墨烯)105/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性7：復合改性(硅-銀)Yu,

Y.

et

al.

Adv.

Mater.

,

22,

2247106/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性7：復合改性(硅-銀)Yu,

Y.

et

al.

Adv.

Mater.

,

22,

2247107/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性7：復合改性(硅-銀)108/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學錫基材料109/155鋰離子電池及其關鍵材料種類當代能源化學

錫基材料

錫錫氧化物錫硫化物錫基合金

Sn

SnO2、SnO等

SnS2、SnS等Sn–M(M=Co、Ni、Cu、Fe等)110/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

脫嵌鋰機制

錫：合金型機制

Sn

+

xLi+

+

xe-

?

LixSn

(0

≤

x

≤

4.4)(MSn=118.7

g/mol)

理論比容量

=

994

mAh/g

體積改變：~300

%

嵌鋰電位：0.1-0.7

V

脫鋰電位：0.4-0.8

V111/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

脫嵌鋰機制(1)(2)

SnO2：合金型機制

SnO2

+

4Li+

+

4e-

→

Sn

+

2Li2O

Sn

+

xLi+

+

xe-

?

LixSn

(0

≤

x

≤

4.4)

理論比容量

=

783

mAh/g

(MSnO2=150.7

g/mol)112/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

脫嵌鋰機制

SnS2：類似于SnO2脫嵌鋰機制(1)

(2)SnS2

+

4Li+

+

4e-

→

Sn

+

2Li2S

Sn

+

xLi+

+

xe-

?

LixSn

(0

≤

x

≤

4.4)

理論比容量

=

645

mAh/g

(MSnS2=182.8

g/mol)113/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

錫基材料優(yōu)缺點

成本安全性納米化改性

電壓比容量錫基材料復合改性倍率性能循環(huán)性能庫侖效率……114/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性1：納米化(SnO2中空納米球)Yang,

D.

et

al.

J.

Phys.

Chem.

B

,

112,

14836115/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性1：納米化(SnO2中空納米球)

Yang,

D.

et

al.

J.

Phys.

Chem.

B

,

112,

14836116/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性1：納米化(SnO2中空納米球)

Yang,

D.

et

al.

J.

Phys.

Chem.

B

,

112,

14836117/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性2：納米化(SnO2納米管陣列)Du,

N.

et

al.

J.

Phys.

Chem.

C

,

115,

11302118/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

改性2：納米化(SnO2納米管陣列)ZnOZnO@SnO2SnO2Du,

N.

et

al.

J.

Phys.

Chem.

C

,

115,

11302119/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性2：納米化(SnO2納米管陣列)Du,

N.

et

al.

J.

Phys.

Chem.

C

,

115,

11302120/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性3：納米化(SnS2納米片)Cheon,

J.

et

al.

Adv.

Mater.

,

20,

4269121/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性3：納米化(SnS2納米片)122/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性3：納米化(SnS2納米片)123/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性4：復合改性(錫-無定形碳)Wan,

L.

et

al.

Adv.

Mater.

,

20,

1160124/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性4：復合改性(錫-無定形碳)Wan,

L.

et

al.

Adv.

Mater.

,

20,

1160125/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性4：復合改性(錫-無定形碳)Wan,

L.

et

al.

Adv.

Mater.

,

20,

1160Sn

+

xLi+

+

xe-

?

LixSn

(0

≤

x

≤

4.4)126/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性5：復合改性(SnO2/無定形碳)Wu,

P.

et

al.

Nanoscale

,

3,

746127/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性5：復合改性(SnO2/無定形碳)SnSnO2@C128/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性5：復合改性(SnO2/無定形碳)SnO2

+

4Li+

+

4e-

→

Sn

+

2Li2O

(1)Sn

+

xLi+

+

xe-

?

LixSn

(0

≤

x

≤

4.4)

(2)129/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

改性6：復合改性(SnO2/碳納米管+無定形碳)CNT@SnO2CNT@SnO2@C

Wu,

P.

et

al.

J.

Phys.

Chem.

C

,

114,

22535130/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學131/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學改性6：復合改性(SnO2/碳納米管+無定形碳)132/155改性7：復合改性(SnO2/石墨烯+無定形碳)鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學Feng,

X.

et

al.

ACS

Nano

,

6,

8349133/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學134/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學過渡金屬氧化物135/155

鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學

種類鈷氧化物鐵氧化物過渡金屬

Co3O4、CoO等

-Fe2O3、Fe3O4、

-Fe2O3等氧化物鎳氧化物銅氧化物

NiOCuO136/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學脫嵌鋰機制

Co3O4：轉換型機制

Co3O4

+

8Li+

+

8e-

?

3Co

+

4Li2O(MCo3O4=240.8

g/mol)

理論比容量

=

890

mAh/g

體積改變：~100

%

嵌鋰電位：~1.0

V

脫鋰電位：~2.2

V137/155鋰離子電池及其關鍵材料當代能源化學脫嵌鋰機制

Fe2O3：轉換型機制

Fe2O3

+

6Li+

+

6e-

?

2Fe

+

3Li2O

NiO：轉換型機制

NiO

+

2Li+

+

2e-

?

Ni

+

Li2O

CuO：轉換型機制

CuO

+

2Li+

+

2e-

?

Cu

+

Li2