鋰離子電池硅復(fù)合負(fù)極材料研究進(jìn)展

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1、第23卷第2/3期化學(xué)進(jìn)展Vol.23No.2/32011年3月PROGRESSINCHEMISTRYMar.，2011*鋰離子電池硅復(fù)合負(fù)極材料研究進(jìn)展高鵬飛楊軍(上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院上海200240)摘要硅基負(fù)極材料具有最高的儲鋰容量和較低的電壓平臺，是最具潛力的下一代鋰離子電池負(fù)極材料之一。然而，硅負(fù)極巨大的體積效應(yīng)、較低的電導(dǎo)率以及與常規(guī)電解液的不相容性限制了其商業(yè)化應(yīng)用。目前，提高硅負(fù)極性能的措施主要包括:通過設(shè)計硅基負(fù)極材料的組成和微觀結(jié)構(gòu)來抑制其體積變化并改善導(dǎo)電性，研發(fā)適于硅

2、負(fù)極的粘結(jié)劑和電解液添加劑，探索新型集流體及電極結(jié)構(gòu)等。其中改進(jìn)活性硅基材料的主要措施有納米化、復(fù)合化等。本文論述了近年來硅基復(fù)合材料研究領(lǐng)域的一些最新進(jìn)展和研究熱點，闡述了本課題組在此領(lǐng)域的一些工作;討論了硅-非金屬復(fù)合材料、硅-金屬復(fù)合材料各自存在的技術(shù)瓶頸并展望其未來發(fā)展方向。關(guān)鍵詞硅基復(fù)合材料負(fù)極鋰離子電池中圖分類號:O613.7;O646.21;TM912.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1005-281X(2011)02/3-0264-11Si-BasedCompositeAnodeMater

3、ialsforLi-IonBatteriesGaoPengfeiYangJun(SchoolofChemistryandChemicalEngineering，ShanghaiJiaoTongUniversity，Shanghai200240，China)AbstractSiliconisoneofthemostattractiveanodematerialsforlithiumionbatteriesonaccountofitslowdischargepotentialandthehighes

4、ttheoreticalcapacityforlithiumstorage.However，thelargevolumeeffect，poorelectronicconductivityandincompatibilitywiththeconventionalelectrolytehinderitscommercialapplications.Sofar，strategiestoovercomethesehindersincludedesigningthecompositionandmicrostr

5、uctureofsiliconactivematerialstosuppressthevolumechangeandimprovetheconductivity，developingnewbindersandelectrolyteadditivesandexploringnewcurrentcollectorsandsuitableelectrodestructures.Therearemainlytwomethodstoimprovethesiliconactivematerials.Oneist

6、odecreasethescaleofactiveSidomaintonanoscale，theotheristofabricatethecompositestructures.Thispapersummarizestherecentprogressinsiliconbasedcompositematerials，includingSi-nonmetalcompositesandSi-metalcomposites，aswellassomeresearchesofourgroup，anddiscus

7、sesthetechnologicalbottlenecksanddevelopmenttrends.Keywordssilicon-basedcompositematerials;anodes;lithiumionbatteries2.1AdvantagesofsiliconanodeContents2.2Drawbacksofsiliconanode1Introduction2.3Strategiestoimprovesiliconanodeperformance2Silicon-basedan

8、ode3Si-nonmetalcomposites收稿:2010年9月，收修改稿:2010年10月*國家自然科學(xué)基金項目(No.20873085)、國家高技術(shù)發(fā)展計劃(863)項目(No.2006AA03Z232)和國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973)項目(No.2007CB209700)資助Correspondingauthore-mail:yangj723@sjtu.edu.cn第2/3期高鵬飛等鋰離子電池硅復(fù)合負(fù)極材料研究進(jìn)展·265·3.1Si-carbon