金屬-無機(jī)非金屬復(fù)合負(fù)極材科，金屬氧化物及其他鋰離子電池負(fù)極材料的介紹：

1>金屬-無機(jī)非金屬復(fù)合負(fù)極材科

金屬-無機(jī)非金屬復(fù)合負(fù)極材抖主要包括金屬-碳復(fù)合物和金-硅復(fù)合物等。這些材料在嵌鋰容量、電極導(dǎo)電性和倍率充放電性能方而明顯優(yōu)于相應(yīng)的單相材料。金屬與碳的復(fù)合可以使材料兼有金屬的高容量和碳材料的優(yōu)良的循環(huán)性能。如金屬與碳納米管的復(fù)合材料不僅可以大幅度增加材料的嵌、脫鋰容量。也可以利用金屬與碳納米管在充、放電過程中的協(xié)同效應(yīng)改善電極的循環(huán)性能。金屬-硅復(fù)合材料具有很高的嵌鋰容量，但循環(huán)性能差。

2>金屬氧化物

氧化物主要包括Sn和一些3d過渡金屬的氧化物。其嵌鋰過程分如下兩步:

MxOy+2yLi------xM+yLi2O

xM+yL------MxLiy

第一步，鋰與金屬氧化物反應(yīng)生成金屬單質(zhì)與LiO2；第二步，金屬單質(zhì)繼續(xù)和鋰反應(yīng)生成合金。LiO的生成雖然造成巨大的不可逆容量損失，但也起到緩沖劑的作用，減少負(fù)極材料在充放電過程中的體積變化，這類材料突出的優(yōu)點是可逆容量高、倍率充放電性能好，如Sn02嵌入鋰后可以形成Li4.4Sn高富鋰合金，理論容量990mA.h/g，另外，Co3O4、COO、NiO,、TiO2、Fe2O3都是研究較多的金屬氧化物負(fù)極材料，但由于首次不可逆容量高、充放電電位平臺不穩(wěn)和顯著的容量衰退現(xiàn)象，這類化合物在鋰離子電池中的應(yīng)用前景也不樂觀。

3>其它負(fù)極材料

鐵酸鹽、硫化物、氮化物等也被用作鋰離子電池的負(fù)極材料。鐵酸鹽一般為尖晶石型結(jié)構(gòu)，譬如尖晶石CoFe2O2的最高放電容量達(dá)910mA.h/g，而且倍率充放電性能優(yōu)良。NiFe2O2薄膜在100次循環(huán)內(nèi)保持600mA.h/g的可逆容量。金屬硫化物如WS2等在20世紀(jì)70年代便被用作鋰離子電池嵌鋰負(fù)極材料。氮化物的研究主要源于Li3N的高離子導(dǎo)電性，Li3N與過渡金屬元素Cu、Co、Ni、Fe復(fù)合可以得到層狀結(jié)構(gòu)的Li-MxN，這類化合物導(dǎo)電性能好，用作鋰離子電池負(fù)極材料時倍率充放電性能優(yōu)異，但循環(huán)性能差。