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，反應的可逆性好，理論容量高而受到國內(nèi)外學者的關(guān)注。但由于其循環(huán)過程中體積變化較大、電子電導率較低，導致循環(huán)性能和倍率性能較差等，限制了其商業(yè)化應用。
為了優(yōu)化金屬氧化物的儲鋰性能、彌補自身缺陷，將其制成復合材料，利用材料間的協(xié)同效應，是一種具有發(fā)展前景的改性手段。為此學者們做了大量工作，如將其與導電性能良好的碳材料復合，提高過渡金屬氧化物導電性，從而改善倍率性能；將其與力學性能良好的金屬氧化物復合，提高復合材料的力學性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等。
①與碳材料復合
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電性及穩(wěn)定性。此外合理調(diào)控兩者之間的復合形貌也在減緩材料體積膨脹、防止自身團聚方面發(fā)揮積極作用，這都有利于材料發(fā)揮出更好的電化學性能。基于以上優(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合材料，合成過渡金屬氧化物/碳納米復合材料。
②與其他金屬氧化物材料復合
根據(jù)多金屬協(xié)同效應的設(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合物。根據(jù)需要對化合物或復合物做進一步改性處理。這些物質(zhì)作為負極材料，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能，可逆比容量可達1000mAh/g，同時電化學穩(wěn)定性得到提高，顯示出潛在的應用價值。
將兩種或兩種以上的不同過渡金屬氧化物復合可以綜合各組分的優(yōu)點，通過材料復合后的協(xié)同效應提高過渡金屬氧化物的電化學性能。如TiO2納米材料作為鋰離子電池負極材料具有優(yōu)異的電化學性能與力學性能，通�？勺鳛閺秃喜牧现械木彌_層和機械支撐基體，因此通常與其他金屬氧化物進行復合。
新型金屬氧化物負極材料——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極材料的改性與電化學性能，發(fā)現(xiàn)這些金屬氧化物復合材料具備優(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合后，其電化學穩(wěn)定性比單獨個體都要好，比容量也更高，存在協(xié)同效應；
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性能有穩(wěn)定作用，主要抑制復雜結(jié)構(gòu)的分解，提高負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，被認為是具有前景的負極候選材料之一。然而，由于其固有的導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，導致其容量大幅衰減，嚴重制約了其實際應用。新型金屬氧化物負極材料具備優(yōu)異的儲鋰性能，是鋰離子電池負極材料近年來研究的一個熱點，有望成為下一代新型高比容量鋰離子電極負極材料。
針對各類負極材料的產(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負極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇。屆時，沈陽工業(yè)大學教授史發(fā)年將作題為《先進金屬氧化物負極材料儲能研究》的報告。報告通過對新型金屬氧化物負極材料的改性與電化學性能的研究，將對金屬氧化物復合材料優(yōu)異的儲鋰性能展開介紹。
專家簡介：
史發(fā)年，沈陽工業(yè)大學教授，博士生導師，中國能源學會能源與環(huán)境專業(yè)委員會委員，中國稀土學會稀土晶體專業(yè)委員會委員。1991-1996年于中國科學院長春應用化學研究所攻讀碩士學位并直博；1997-2001年先后在南京大學配位化學國家重點實驗室從事博士后研究、南京師范大學從事教學（副教授）工作；2001-2014年在葡萄牙阿威羅大學化學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)表學術(shù)論文160余篇，有6篇論文進入ESI 1%高被引。作為大會主席多次舉辦國際學術(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極材料研究進展
過度金屬氧化物負極材料研究進展. 粉體網(wǎng)
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡）
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