《表1 不同金属氧化物负极材料的结构与综合电化学性能》

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《纳米金属氧化物基锂离子电池负极材料研究进展》


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综上所述,金属氧化物作为锂离子电池负极材料在近十年得到了长足的发展,研究者通过纳米结构设计,辅之以掺杂、非晶化、复合等手段,从缩短锂离子扩散距离、缓冲充放电过程中的体积变化、提高电子导电能力等方面极大改进了金属氧化物的综合电化学性能,详见表1。但是,目前金属氧化物仍然无法用作商用锂离子电池负极材料。究其根本,主要缺点如下:(1)库仑效率不高,特别是首圈库伦效率低,主要原因是纳米金属氧化物比表面积大,会与电解液发生副反应,生成厚且不稳定的固体电解质界面膜;(2)充放电平台较高且倾斜,导致组装的全电池电压较低且变化大、能量密度不高,主要原因是电化学置换反应的动力学较差,存在较高的势垒;(3)振实密度低,电极片的面积负载量难以进一步提高,主要原因是纳米金属氧化物存在大量空隙,无法充分利用空间;(4)规模化制备困难,主要原因是纳米金属氧化物制备工艺复杂、一致性较差。因此,还需要研究者们进一步开发出更多先进的金属氧化物负极材料。