國內研制出高容量優循環的鋰離子電池負極材料

    在國家自然科學基金委、科技部以及中科院化學所“引進杰出青年人才計劃”的支持下，化學所分子納米結構與納米技術院重點實驗室的研究人員，成功研制出一種具有優異循環性能的高容量鋰離子電池負極材料。

    金屬錫可以和Li形成高達Li4.4Sn的合金，具有很高的理論比容量(992mAh/g)，引起了人們的廣泛關注。然而Li與Sn形成合金時，伴隨著巨大的體積膨脹，因此循環性能差，限制了其實際應用。最近，該課題組通過設計預留空腔的電極結構，提供了一種簡易的解決方案，成功地把Sn納米顆粒填充到彈性的碳空心球中，設計合成出具有特殊納微結構的Sn@C復合材料。該Sn@C納微復合結構中含有一定體積的空腔，使得嵌Li體積膨脹后的Li4.4Sn合金也可以被容納在C空心球中，從而消除了Li插入/脫出過程中產生的應力，極大地改善了電極材料的循環性能。電池測試結果表明，100次充放電循環后，該復合材料仍具有高達550mAh/g的比容量，為目前廣泛使用的石墨負極材料理論比容量(372mAh/g)的1.5倍，是一種很有前途的高容量鋰離子電池負極材料。

    鋰離子電池是目前能量密度最高的綠色二次電池，已廣泛應用于筆記本電腦、手機、攝影機等消費電子產品。隨著無線信息通訊產品、數字娛樂產品、電動汽車、電動五金|工具等領域的高速發展，對鋰離子電池的能量密度、功率密度和壽命提出了更高的要求，迫切需要開發出更高性能的鋰離子電池電極材料。