锂离子电池中新型富锂态高容量弱体积效应负极材料研究

严重的体积效应一直是困扰高容量负极材料的难题。研究高容量弱体积效应的负极材料对锂离子电池的发展具有重大意义。项目从抑制大量脱嵌锂过程中造成的结构膨胀与收缩的不对等性出发，构造出兼具高容量性与低应变性的锂离子电池负极材料，涉及的是一类新型的富锂态化合物体系，不同于目前所知的高容量合金、化合物以及高分散性的活性/惰性复合负极体系。作为其结构支撑体的基团具有高储锂的能力，通过组分间的协调以及新相元素的加入，形成电化学活性脱嵌锂结构，兼具高可逆性与高容量特性。初步研究结果表明，据此制备出的富锂型硅氧氮化合物材料具有良好脱嵌锂性能，经过100次循环以后其容量仍能够保持在460mAh/g以上，衰减率仅为10％左右。项目采用多种材料制备工艺联用，以及多种电化学方法与材料表征手段，对材料的设计、制备、充放电行为及脱嵌锂机制进行详细的研究，以期为高容量材料实现低体积效应提供理论基础与借鉴。