中国粉体网讯 金属氧化物由于其地壳中含量丰富，易于开采和改性，反应的可逆性好，理论容量高而受到国内外学者的关注。但由于其循环过程中体积变化较大、电子电导率较低，导致循环性能和倍率性能较差等，限制了其商业化应用。
为了优化金属氧化物的储锂性能、弥补自身缺陷，将其制成复合材料，利用材料间的协同效应，是一种具有发展前景的改性手段。为此学者们做了大量工作，如将其与导电性能良好的碳材料复合，提高过渡金属氧化物导电性，从而改善倍率性能；将其与力学性能良好的金属氧化物复合，提高复合材料的力学性能和结构稳定性等。
①与碳材料复合
由碳和过渡金属氧化物组成的杂化结构已成为在稳定性、容量和速率能力之间达成理想权衡的一种很有前途的选择，其中过渡金属氧化物提供了高容量，而碳基体则提供了良好的导电性及稳定性。此外合理调控两者之间的复合形貌也在减缓材料体积膨胀、防止自身团聚方面发挥积极作用，这都有利于材料发挥出更好的电化学性能。基于以上优势，研究人员通过探索各种碳质材料作为过渡金属氧化物复合材料，合成过渡金属氧化物/碳纳米复合材料。
②与其他金属氧化物材料复合
根据多金属协同效应的设计思想，采取两种或两种以上金属离子化合在一起，采用金属配合物作为前驱体热分解技术，设计生成化合物或者复合物。根据需要对化合物或复合物做进一步改性处理。这些物质作为负极材料，表现出优异的电化学性能，可逆比容量可达1000mAh/g，同时电化学稳定性得到提高，显示出潜在的应用价值。
将两种或两种以上的不同过渡金属氧化物复合可以综合各组分的优点，通过材料复合后的协同效应提高过渡金属氧化物的电化学性能。如TiO2纳米材料作为锂离子电池负极材料具有优异的电化学性能与力学性能，通常可作为复合材料中的缓冲层和机械支撑基体，因此通常与其他金属氧化物进行复合。
新型金属氧化物负极材料——二元金属氧化物是指含有两种金属元素的氧化物，如铁基二元金属氧化物(NiFe2O4、ZnFe2O4、CuFe2O4等)、钴基二元金属氧化物(ZnCo2O4、CuCo2O4、NiCo2O4等)。
通过研究新型金属氧化物负极材料的改性与电化学性能，发现这些金属氧化物复合材料具备优异的储锂性能，体现以下三个主要特征：
1）两种不同的氧化物复合后，其电化学稳定性比单独个体都要好，比容量也更高，存在协同效应；
2）添加适量的金属粉末，有助于比容量的提高；
3）稀土对金属化合物的电化学性能有稳定作用，主要抑制复杂结构的分解，提高负极活性材料变化的可逆性，提供稳定的锂离子传输通道，提高锂的储存性能。
总之，在所有的负极材料中，金属氧化物由于具有较高的理论容量、较低的工作平台和良好的热稳定性和结构稳定性，被认为是具有前景的负极候选材料之一。然而，由于其固有的导电性差和充放电循环过程中体积膨胀大在内的主要问题，导致其容量大幅衰减，严重制约了其实际应用。新型金属氧化物负极材料具备优异的储锂性能，是锂离子电池负极材料近年来研究的一个热点，有望成为下一代新型高比容量锂离子电极负极材料。
针对各类负极材料的产业化技术与国内外市场状况，中国粉体网将于10月25-26日在东莞举办第二届先进负极材料技术与产业高峰论坛。届时，沈阳工业大学教授史发年将作题为《先进金属氧化物负极材料储能研究》的报告。报告通过对新型金属氧化物负极材料的改性与电化学性能的研究，将对金属氧化物复合材料优异的储锂性能展开介绍。
专家简介：
史发年，沈阳工业大学教授，博士生导师，中国能源学会能源与环境专业委员会委员，中国稀土学会稀土晶体专业委员会委员。1991-1996年于中国科学院长春应用化学研究所攻读硕士学位并直博；1997-2001年先后在南京大学配位化学国家重点实验室从事博士后研究、南京师范大学从事教学（副教授）工作；2001-2014年在葡萄牙阿威罗大学化学系作博士后和研究员。目前主要研究方向包括：金属配合物材料设计与结构优化、稀土功能材料、锂离子电池材料等的设计与改性。共发表学术论文160余篇，有6篇论文进入ESI 1%高被引。作为大会主席多次举办国际学术会议。
参考来源：
史发年等. 多金属协同优化锂离子电池负极材料的储锂性能
杨辰雨等. 多壳层结构金属氧化物复合材料的制备及储锂性能研究
尹坚等. 锂离子电池过渡金属氧化物负极材料研究进展
过度金属氧化物负极材料研究进展. 粉体网
（中国粉体网编辑整理/苏简）
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