鋰離子電池多陰離子硅酸鹽負(fù)極材料的解密

自20世紀(jì)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(yīng)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)成為便攜式電子產(chǎn)品的理想電源。近年來發(fā)展的新一代電子產(chǎn)品和權(quán)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(zhǔn)備的關(guān)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(jī)金屬復(fù)合材料、有機(jī)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(diǎn)，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(guān)陰極材料的研究，在過去的十幾二十年里，雖然科學(xué)家們已經(jīng)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(qiáng)，容易與電解液發(fā)生反應(yīng)，影響電池的安全性。

以LiFePO4為代表的聚陰離子負(fù)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(fù)極材料作為一種安全、廉價的重要負(fù)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(fù)極材料為尋找新的高容量電極材料供應(yīng)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(dāng)從Li2MnSiO4養(yǎng)老猜1(單位)之外的鋰離子在化學(xué)公式,然后MnⅢ(相應(yīng)的復(fù)合LiMnSiO4)可以進(jìn)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(yīng)的可逆容量可達(dá)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(lǐng)域的一個重要突破。

然而，目前多陰離子硅酸鹽負(fù)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(jìn)一步明確,因此,這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和內(nèi)置鋰陽極材料的反應(yīng)機(jī)理,發(fā)現(xiàn)材料失效機(jī)理和容量衰減的原因,高容量,良好的安全結(jié)束硅酸復(fù)合聚陰離子陰極材料計劃和準(zhǔn)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。