文献综述
摘要：锂离子电池在当今能源危机和环境污染问题的双重背景下，凭借着高能量密度和较长的循环寿命以及环境友好等特点得到了广泛应用。负极材料作为决定锂离子电池电化学性能的关键因素，受到了研究者们的广泛关注。本文综述了几种锂离子电池负极材料的发展现状，分别对其电化学性能及改性方法进行了阐述。
关键词：锂离子电池 负极材料 铌基氧化物 钴基氧化物 钴（铌）基硫化物
- 引言
化石燃料所产生的气体排放不仅对空气造成了严重的污染，也使得全球气候急剧变暖。同时由于化石燃料的不可再生性还使得地球产生了能源危机。随着科学技术的发展和工业化水平的提高，人类对能源的消耗和依赖还在不断地增强。因此着力开发环境友好型可再生能源迫在眉睫。其中锂离子电池作为可充电新型化学电源，具有能量密度大、安全性好、循环寿命长等优点，已经广泛应用于一些便携式电子商品以及电动汽车、军事、航空航天等领域，拥有十分广阔的发展空间。这既给各国带来了机遇，也对锂离子电池的性能也提出了更高的要求，特别是是汽车动力电池方面，要求其具有高容量、高效率、高安全性等特点。[1]而这些问题的关键就在于研发出高性能的电极材料。
- 锂离子电池概述
锂离子电池是 Li 在正、负极之间反复进行脱出和嵌入的一种二次电池，当电池充电时，电池正极脱出锂离子，通过电解液向负极运动。放电时，负极嵌入的锂离子再通过电解液回到正极。锂离子不断进行穿梭于正极—负极的运动，电子从外部电路通过，从而实现电池的充放电。
锂离子电池主要由四个部分组成，分别是正极、负极、隔膜和电解液。正极材料一般采用过渡金属氧化物[2]，目前，正极材料的研究集中在层状结构的LiM02(M为Co、Ni、Mn等)，尖晶石结构的LiM204(M为Mn)和橄榄石结构的LiMP04(M为Fe、Mn、Ni、Co等)。负极材料是影响电池比容量和循环性能的主要因素，目前商业化的负极材料主要为碳类负极材料，但其高倍率性能表现较差，且容易形成锂枝晶，存在安全隐患。因此，研究开发安全性更好，效率更高的负极材料是锂离子电池进一步扩大应用的关键。电解液是锂电池中离子传输的载体,一般由有机溶剂和锂盐组成。隔膜把电池正负极分隔开，防止正负极直接接触而短路。同时，隔膜还具有通过电解质离子的作用[3]。
- 锂离子电池负极材料
3.1负极材料研究现状概述
负极材料影响着电池的放电容量、循环寿命、能量密度等，因此对负极材料的研究与开发是决定电池性能一个非常重要的因素。[4]由于锂的电位很低，可以获得很高的比容量且其质量很轻，因此最开始的锂二次电池采用的是用金属锂作为负极，然而金属锂在充放电过程中容易形成锂枝晶从而造成安全隐患，甚至引发爆炸。目前商业化最为广泛的负极材料是碳基复合材料，但其仍存在着安全性不足，高倍率下性能较差等问题。除此之外，例如锡基、硅基、过渡金属氧化物及氮的化合物等金属化合物由于其高的理论容量，也作为负极材料受到了广泛的研究，实现了锂离子负极材料的多元化研究。[5]接下来主要介绍以下几种负极材料的研究现状。
3.2铌基氧化物负极材料
一般情况下，铌能够形成的氧化物有 Nb2O5、NbO2、Nb2O3，由于Nb2O5最为常见且稳定，因而目前被用作电极材料进行研究的主要是 Nb2O5。Nb2O5 的剪切面ReO3结构能够在锂离子嵌脱时保持良好的结构稳定性，同时该结构形成的锂离子通道也有利于锂离子的脱嵌及扩散，故能够表现出良好的嵌脱锂性能。Kodama 等［6］制备的不同晶型 O-Nb2O5、T-Nb2O5 和 M-Nb2O5 均表现出了良好的循环稳定性。同时，对Nb2O5进行纳米化，例如Wei 等［7］利用水热法制备的厚约15 nm，宽约60 nm的纳米带，Luo 等［8］制备的Nb2O5 纳米片均能提升其电化学性能。但是由于其较差的导电性和较低的理论容量限制了它的进一步应用。
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
