锂离子电池高容量合金基含锂负极材料的研究进展

摘要

现有的以石墨为负极的锂离子电池能量密度逐渐接近其理论极限.基于合金化反应机制的高容量含锂负极材料LixMy(M为能够和锂发生合金化反应的元素)是一类新兴的负极材料,具有数倍于石墨的储锂比容量,且可以为电池提供活性锂源.这些特性使其能够与高容量无锂正极材料(如S,O2,FeF3和V2O5等)相匹配,构建下一代高比能锂离子电池新体系.本文综述了近年来高容量合金基含锂负极材料(如LixSi,LixSn,Li3P和LixAl基系列材料)的研究进展,分析了所面临的挑战,概述了材料的合成与电极的制备方法,并介绍了它们在常规锂离子电池、锂离子-硫电池及锂离子-空气电池等多个全电池体系中的应用实例,提出并举证了其电化学性能优化与调控的策略,最后展望了未来的研究方向.