中國粉體網(wǎng)訊 金屬氧化物由于其地殼中含量豐富，易于開采和改性，反應(yīng)的可逆性好，理論容量高而受到國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。但由于其循環(huán)過程中體積變化較大、電子電導(dǎo)率較低，導(dǎo)致循環(huán)性能和倍率性能較差等，限制了其商業(yè)化應(yīng)用。
為了優(yōu)化金屬氧化物的儲鋰性能、彌補(bǔ)自身缺陷，將其制成復(fù)合材料，利用材料間的協(xié)同效應(yīng)，是一種具有發(fā)展前景的改性手段。為此學(xué)者們做了大量工作，如將其與導(dǎo)電性能良好的碳材料復(fù)合，提高過渡金屬氧化物導(dǎo)電性，從而改善倍率性能；將其與力學(xué)性能良好的金屬氧化物復(fù)合，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等。
①與碳材料復(fù)合
由碳和過渡金屬氧化物組成的雜化結(jié)構(gòu)已成為在穩(wěn)定性、容量和速率能力之間達(dá)成理想權(quán)衡的一種很有前途的選擇，其中過渡金屬氧化物提供了高容量，而碳基體則提供了良好的導(dǎo)電性及穩(wěn)定性。此外合理調(diào)控兩者之間的復(fù)合形貌也在減緩材料體積膨脹、防止自身團(tuán)聚方面發(fā)揮積極作用，這都有利于材料發(fā)揮出更好的電化學(xué)性能�；谝陨蟽�(yōu)勢，研究人員通過探索各種碳質(zhì)材料作為過渡金屬氧化物復(fù)合材料，合成過渡金屬氧化物/碳納米復(fù)合材料。
②與其他金屬氧化物材料復(fù)合
根據(jù)多金屬協(xié)同效應(yīng)的設(shè)計思想，采取兩種或兩種以上金屬離子化合在一起，采用金屬配合物作為前驅(qū)體熱分解技術(shù)，設(shè)計生成化合物或者復(fù)合物。根據(jù)需要對化合物或復(fù)合物做進(jìn)一步改性處理。這些物質(zhì)作為負(fù)極材料，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，可逆比容量可達(dá)1000mAh/g，同時電化學(xué)穩(wěn)定性得到提高，顯示出潛在的應(yīng)用價值。
將兩種或兩種以上的不同過渡金屬氧化物復(fù)合可以綜合各組分的優(yōu)點(diǎn)，通過材料復(fù)合后的協(xié)同效應(yīng)提高過渡金屬氧化物的電化學(xué)性能。如TiO2納米材料作為鋰離子電池負(fù)極材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能與力學(xué)性能，通�？勺鳛閺�(fù)合材料中的緩沖層和機(jī)械支撐基體，因此通常與其他金屬氧化物進(jìn)行復(fù)合。
新型金屬氧化物負(fù)極材料——二元金屬氧化物是指含有兩種金屬元素的氧化物，如鐵基二元金屬氧化物(NiFe2O4、ZnFe2O4、CuFe2O4等)、鈷基二元金屬氧化物(ZnCo2O4、CuCo2O4、NiCo2O4等)。
通過研究新型金屬氧化物負(fù)極材料的改性與電化學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)這些金屬氧化物復(fù)合材料具備優(yōu)異的儲鋰性能，體現(xiàn)以下三個主要特征：
1）兩種不同的氧化物復(fù)合后，其電化學(xué)穩(wěn)定性比單獨(dú)個體都要好，比容量也更高，存在協(xié)同效應(yīng)；
2）添加適量的金屬粉末，有助于比容量的提高；
3）稀土對金屬化合物的電化學(xué)性能有穩(wěn)定作用，主要抑制復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分解，提高負(fù)極活性材料變化的可逆性，提供穩(wěn)定的鋰離子傳輸通道，提高鋰的儲存性能。
總之，在所有的負(fù)極材料中，金屬氧化物由于具有較高的理論容量、較低的工作平臺和良好的熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，被認(rèn)為是具有前景的負(fù)極候選材料之一。然而，由于其固有的導(dǎo)電性差和充放電循環(huán)過程中體積膨脹大在內(nèi)的主要問題，導(dǎo)致其容量大幅衰減，嚴(yán)重制約了其實(shí)際應(yīng)用。新型金屬氧化物負(fù)極材料具備優(yōu)異的儲鋰性能，是鋰離子電池負(fù)極材料近年來研究的一個熱點(diǎn)，有望成為下一代新型高比容量鋰離子電極負(fù)極材料。
針對各類負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)與國內(nèi)外市場狀況，中國粉體網(wǎng)將于10月25-26日在東莞舉辦第二屆先進(jìn)負(fù)極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇。屆時，沈陽工業(yè)大學(xué)教授史發(fā)年將作題為《先進(jìn)金屬氧化物負(fù)極材料儲能研究》的報告。報告通過對新型金屬氧化物負(fù)極材料的改性與電化學(xué)性能的研究，將對金屬氧化物復(fù)合材料優(yōu)異的儲鋰性能展開介紹。
專家簡介：
史發(fā)年，沈陽工業(yè)大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，中國能源學(xué)會能源與環(huán)境專業(yè)委員會委員，中國稀土學(xué)會稀土晶體專業(yè)委員會委員。1991-1996年于中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所攻讀碩士學(xué)位并直博；1997-2001年先后在南京大學(xué)配位化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室從事博士后研究、南京師范大學(xué)從事教學(xué)（副教授）工作；2001-2014年在葡萄牙阿威羅大學(xué)化學(xué)系作博士后和研究員。目前主要研究方向包括：金屬配合物材料設(shè)計與結(jié)構(gòu)優(yōu)化、稀土功能材料、鋰離子電池材料等的設(shè)計與改性。共發(fā)表學(xué)術(shù)論文160余篇，有6篇論文進(jìn)入ESI 1%高被引。作為大會主席多次舉辦國際學(xué)術(shù)會議。
參考來源：
史發(fā)年等. 多金屬協(xié)同優(yōu)化鋰離子電池負(fù)極材料的儲鋰性能
楊辰雨等. 多殼層結(jié)構(gòu)金屬氧化物復(fù)合材料的制備及儲鋰性能研究
尹堅等. 鋰離子電池過渡金屬氧化物負(fù)極材料研究進(jìn)展
過度金屬氧化物負(fù)極材料研究進(jìn)展. 粉體網(wǎng)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡）
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