中科院化学所成功研制出新型高性能锂离子电池负极材料

锂离子电池是目前能量密度最高的绿色二次电池，已广泛应用于笔记本电脑、手机、摄影机等消费电子产品。无线通信产品、数字娱乐产品、电动汽车、电动工具等领域的高速发展，对锂离子电池的能量密度、功率密度和寿命提出了更高的要求，迫切需要开发出更高性能的锂离子电池电极材料。近日，中科院化学所分子纳米结构与纳米技术院重点实验室的研究人员成功研制出一种具有优异循环性能的高容量锂离子电池负极材料。

金属锡和锂可以生成Li4.4Sn合金，具有很高的理论比容量(992mAh/g)，长期以来得到电池电极材料研究者的极大关注。然而，Li与Sn形成合金时，伴随有巨大的体积膨胀，因此循环性能较差，限制了其实际应用。最近，该课题组通过设计预留空腔的电极结构，提供了一种简易的解决方案，成功地把Sn纳米颗粒填充到弹性的碳空心球中，设计合成出具有特殊纳微结构的Sn@C复合材料。该Sn@C纳微复合结构中含有一定体积的空腔，使得嵌Li体积膨胀后的Li4.4Sn合金也可以被容纳在C空心球中，从而消除了Li插入/脱出过程中产生的应力，极大地改善了电极材料的循环性能。电池测试结果表明，100次充放电循环后，该复合材料仍具有高达550mAh/g的比容量，为目前广泛使用的石墨负极材料理论比容量(372mAh/g)的1.5倍，是一种很有前途的高容量锂离子电池负极材料。

Sn@C纳微复合结构：（a）透射电镜照片 （b）充放电前后结构示意图