静电纺丝法制备TMO/C复合纳米纤维在锂离子电池负极材料中的应用进展

过渡金属氧化物(TMO)因其极高的理论比容量被认为是代替石墨成为锂离子电池负极材料的最佳选择之一,但是在充放电过程中的过度体积膨胀以及较差的导电性能限制了其进一步发展.将TMO材料与碳材料复合,既能满足储锂容量需求,又能避免充放电过程中过度体积膨胀.通过对近期相关文献的调研,对以静电纺丝技术为基础制备的TMO/C混合材料纳米纤维作为锂离子电池的负极材料的研究结果进行了总结.着重介绍了多孔、核壳、中空以及混合结构的TMO/C混合材料纳米纤维的制备过程,以及这些特殊结构对锂离子电池性能的影响情况.综合分析表明,具有较大比表面积和丰富孔洞结构的纳米纤维膜在充放电循环过程中为化学反应提供更多的活性点位,为锂离子的快速扩散和电荷转移建立了良好的导电通路,对于锂离子电池的电化学性能有着较大的改善作用.最后讨论了该领域目前存在的不足和挑战,并对TMO基锂离子电池负极材料未来的发展方向做了如下展望:简化制备工艺,降低制备成本,提高制备效率,实现量产;研究发掘出更适合与TMOs复合的材料,开发出结构更加合理、性能更加优异的锂离子电池.

Research progress of transition metal oxides/C composite nanofibers fabricated by electrospinning in anode materials for lithium-ion batteries