关键词：非碳类负极材料、光伏发电、别墅太阳能发电

 

由于碳电极的电位与金属锂的电位很接近，当电池过充电时，碳电极表面易析出金属锂形成枝晶而引起短路，同时石墨负极理论比容量偏低（372 mAh/g)，已经不能满足日益拓展的应用领域的需求，具有高比容量、安全可靠的非碳类负极材料因而已成为当前负极材料研究开发的热点，同时也受到家用光伏发电领域别墅太阳能发电行业科研人员的重视。光伏发电领域的科研人员指出，非碳类负极材料主要分为三大类:锂金属氮化物和磷化物负极材料、合金类负极材料、氧化物负极材料等。

 

作为锂离子电池非碳类负极材料之一的锂离子氮化物Li_xM_yN（M为金属），分为反萤石 (CaF₂)和Li₃N两种结构，具有代表性的两种材料分别是Li₇MnN₄和Li_3-xCo_xN。光伏发电领域的研究人员认为Li₇MnN₄属于反CaF₂型结构，在充放电过程中通过过渡金属价态变化来保持电荷平衡，比容量比较低（200 mAh/g)，但循环性能良好，充放电电压平坦，没有不可逆容量。Li_3-xCo_xN属于Li₃N型结构，在0〜1. 4 V电压范围内可逆脱嵌锂容量为760〜900mAh/g，是石墨类碳材料理论容量的两倍多，而且密度与石墨相当。其的缺点是不稳定、对湿度敏感，因此无法应用于家用型别墅太阳能发电装置中。

 

锂与Si，Sn，Ge，Pb，Ga，Al，Sb，Cd，In，Ag，Zn，Hg等金属可形成合金（Li_xM），其中某些合金在充放电过程中可实现部分可逆脱嵌锂过程，合金材料可避免锂枝晶的生长，提高锂离子电池的安全性，但是此类材料在脱嵌锂前后体积变化大，机械稳定性差，造成材料的粉化，丧失与集流体的电接触，导致负极材料的容量急剧衰减，循环性能差。别墅太阳能发电行业有报道采用硅粉为负极，用镍钴酸锂为正极活性材料，组装18650电池12 Wh体容量，3. 5 Ah容量。Canon、FujiPhoto、3M等公司都有从事这一方面的研究。松下在2012年度实现量产以硅系合金为负极的锂离子充电电池，电池单元是笔记本电脑用的标准“18650”(直径18mmX高65 mm)，容量高达4.0 Ah，比现行相同尺寸单元的业界最高容量增加了近30%，但这些还是无法应用与别墅太阳能发电电池当中。