本文摘要：锂离子电池作为高效储能元件，早已普遍的应用于在消费电子领域，从手机到笔记本电脑都有锂离子电池的身影，锂离子电池获得如此巅峰的成绩归功于其超高的储能密度，以及较好的安全性性能。随着技术的大大发展，锂离子电池的能量密度、功率密度也在大大的提升，这其中纳米技术作出了不可磨灭的贡献。 想起纳米技术在锂离子电池中的应用于，小编第一个想起的就是LiFePO4，LiFePO4由于导电性劣，为了提高其导电性，人们将其制取出了纳米颗粒，很大的提高了LiFePO4的电化学性能。

锂离子电池作为高效储能元件，早已普遍的应用于在消费电子领域，从手机到笔记本电脑都有锂离子电池的身影，锂离子电池获得如此巅峰的成绩归功于其超高的储能密度，以及较好的安全性性能。随着技术的大大发展，锂离子电池的能量密度、功率密度也在大大的提升，这其中纳米技术作出了不可磨灭的贡献。

想起纳米技术在锂离子电池中的应用于，小编第一个想起的就是LiFePO4，LiFePO4由于导电性劣，为了提高其导电性，人们将其制取出了纳米颗粒，很大的提高了LiFePO4的电化学性能。此外硅负极也是纳米技术的受益者，纳米硅颗粒很好的诱导了Si在金字锂的过程中的体积收缩，提高了Si材料的循环性能。近日美国阿贡国家实验室的JunLu在Naturenanotechnology杂志上发表文章，对纳米技术在锂离子电池上的应用于展开了总结和总结。负极材料1.LiFePO4材料LiFePO4材料热稳定性好、成本低特性，更有了人们的普遍注目，但是由于LiFePO4材料内部独有的共价键结构，使得LFP材料的电子电导率很低，因此容许了其高倍率充放电性能，为此人们将LFP材料做成纳米颗粒，并使用导电材料(例如碳)、导电聚合物和金属等材料展开外壳。

此外人们还找到通过向纳米LFP颗粒内利用非化学计量比固溶体掺入方法含有高价金属阳离子，可以将LFP纳米颗粒的电子导电性提升108，从而使得LFP材料可以在3min之内已完成充放电，这一点对于电动汽车而言尤为重要。右图a为LFP晶体在(010)方向上的晶体机构，晶体中「PO6」八面体通过共用O原子的方式相连在一起，这种相连方式也造成了材料的电子电导率较低。此外另一个影响LFP材料性能的问题是Fe标记问题，在1D方向上，Li+有很高的扩散系数，但是部分Fe占有了Li的方位，从而影响了Li在(001)方向上的蔓延速度，造成材料的极化大，倍率性能劣。

2.诱导LiMn2O4材料分解成LMO材料具备三维Li+蔓延地下通道，因此具备很高的离子扩散系数，但是在较低SoC状态持续性构成Mn3+，由于Jonh-Teller效应的不存在，造成LMO结构不平稳，部分Mn元素溶出到电解液中，并最后沉积到负极的表面，毁坏SEI膜的结构。目前，一种解决办法是在LMO中加到一些低价主族金属离子，例如Li等，代替部分Mn，从而提升在较低SoC下Mn元素的价态，增加Mn3+。另外一种解决办法是在LMO材料颗粒的表面外壳一层10-20nm厚度的氧化物、氟化物，例如ZrO2，TiO2和SiO2等。3.诱导NMC化学活性NMC材料，尤其是低镍NMC材料比容量可高约200mAh/g以上，并具备十分出色的循环性能。

但是在电池的状态下NMC材料极容易对电解液导致水解，因此在实际生产中，我们不期望将NMC材料做成纳米颗粒，但是我们可以通过纳米外壳的手段来诱导NMC的化学活性。为了诱导低镍NMC材料与电解液的反应活性，人们尝试利用纳米颗粒对材料展开外壳处置，防止材料颗粒和电解液必要认识，从而很大的提升了材料的循环寿命，如下图a、b右图。原子层沉积也是维护NMC材料的最重要方法，研究表明3到5次原子层沉积可以取得性能最差的NMC材料。

但是由于NMC材料表面缺乏酸性官能团，因此很难有效地的展开原子层沉积。此外核壳结构的纳米颗粒也是减少反应活性的有效地方法，如图3d，低Mn外壳具备很好的稳定性，但是容量较低，低镍核心容量很高，但是反应活性大，但是这一结构还面对一个问题就是由于晶格不给定导致的内部形变，影响材料的循环性能，解决问题这一问题可以通过梯度浓度材料来构建，如图3e右图，Ni的浓度从核心到外壳渐渐减少，该材料需要超过200mAh/g以上的高共轭容量，并具备长达1000次的循环寿命。

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