鋰離子電池多陰離子硅酸鹽負極材料的解密

自20世紀90年代商業(yè)化以來，鋰離子電池以其工作電壓高、能量密度高、自放電率低、循環(huán)壽命長、無召回效應、環(huán)保等優(yōu)點成為便攜式電子產品的理想電源。近年來發(fā)展的新一代電子產品和權力,適用于特定的二次能源供電系統(tǒng)和具體的能力提出了更高的要求,尤其是新型高容量電極材料陰極材料的計劃和準備的關鍵是獲得高功能鋰二次電池。

鋰離子電池正極材料重要包括無機金屬復合材料、有機分子材料和高分子材料。但上述正極材料存在一些不可克服的缺點，如比容量低、價格高、無回收功能的意圖、存在安全隱患等。有關陰極材料的研究，在過去的十幾二十年里，雖然科學家們已經做了很多努力去申報各種各樣的陰極材料，但是還沒有能夠得到一種有前景的實用材料。目前，商用鋰過渡金屬氧化物的理論容量相對較低，材料在充電狀態(tài)下氧化性強，容易與電解液發(fā)生反應，影響電池的安全性。

以LiFePO4為代表的聚陰離子負極材料的出現(xiàn)，為下一代高比能、高比能的鋰離子電池注入了微弱的能量。Li2FeSiO4、Li2MnSiO4等多陰離子硅酸鹽負極材料作為一種安全、廉價的重要負極材料，由于其活性鋰的含量是LiFePO4的兩倍，也引起了研究者的高度重視，尤其是在這類材料的通用配方(Li2MSiO4)中。

因此，開發(fā)硅酸鹽多陰離子負極材料為尋找新的高容量電極材料供應了重要的可能性。正如Li2MnSiO4。Li2FeSiO4猜測,由于不同化合物的鐵只有兩價態(tài)過渡金屬離子(FeⅡ和FeⅢ),Mn較高的氧化態(tài),當從Li2MnSiO4養(yǎng)老猜1(單位)之外的鋰離子在化學公式,然后MnⅢ(相應的復合LiMnSiO4)可以進一步氧化錳Ⅳ、鋰和終身滿足起飛的MnⅣSiO4化合物。假如化合物在完全脫氰狀態(tài)下是穩(wěn)定的，相應的可逆容量可達到333mAh/g。這將是自1991年鋰離子電池問世以來電極材料容量研究領域的一個重要突破。

然而，目前多陰離子硅酸鹽負極材料的實際可逆容量大多維持在100mAh/g左右，即使開始出現(xiàn)幾個循環(huán)的高可逆容量，這種材料在未來還會發(fā)生更大的容量衰減。

進一步明確,因此,這樣的結構特點和內置鋰陽極材料的反應機理,發(fā)現(xiàn)材料失效機理和容量衰減的原因,高容量,良好的安全結束硅酸復合聚陰離子陰極材料計劃和準備,對新型陽極材料研究和開發(fā)的高能鋰離子電池具有重要的理論意義和實用價值。