鈷基鋰離子電池負(fù)極材料研究進(jìn)展*

譚雪晴，應(yīng)少明，黃志強(qiáng)

(1 福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院，福建 福州 350108；2 寧德師范學(xué)院化學(xué)與材料學(xué)院，福建 寧德 352100)

能源問題一直都是全球性的熱點(diǎn)話題，與此同時(shí)由于化石燃料引起的環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，因此尋找一種可再生的清潔能源已經(jīng)成了科學(xué)家們所關(guān)注的重點(diǎn)。然而，像風(fēng)能、太陽能和潮汐能這樣的新能源由于自身特點(diǎn)，持續(xù)性方面有所欠缺[1-2]。在這種情況下，高性能儲能設(shè)備的開發(fā)是非常必要的。就目前的能量存儲材料來說，鋰離子電池(LIBs)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用[3]。對于鋰離子電池來說，主流的負(fù)極材料石墨材料由于其相對較低的理論比容量(～372 mAh/g)已經(jīng)無法滿足不斷增長的能量密度要求，因此，對鋰離子電池進(jìn)一步應(yīng)用的前提是制備出具有合適的工作電壓、出色的循環(huán)性能和高能量密度的負(fù)極材料。

科學(xué)家們一直在不懈地努力探索合適的負(fù)極材料，例如碳負(fù)極材料[4]、合金類負(fù)極材料[5]、錫基負(fù)極材料[6]、過渡金屬氮化物[7]、磷化物[8]、硫化物[9]等。在這些材料中，鈷基復(fù)合材料(氧化物、硫化物、磷化物和合金)比容量高達(dá)700～ 1000 mAh/g，是石墨負(fù)極的2～3倍，并且可用性廣、穩(wěn)定性好、環(huán)境友好，近年來引起了極大的關(guān)注。

但是，由于在脫嵌Li+的過程中大部分鈷基電極材料在循環(huán)過程中存在嚴(yán)重的體積膨脹問題，會導(dǎo)致性能迅速衰退[10]。目前已有研究報(bào)道設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)的鈷基材料以避免這些問題。通常，納米級的活性材料由于較短的擴(kuò)散距離有利于Li+的轉(zhuǎn)移，并且可以承受循環(huán)過程中體積膨脹引起的應(yīng)變，從而提高電化學(xué)性能[11]。與此同時(shí)，為了更加方便仔細(xì)研究儲鋰特性背后的機(jī)理，許多先進(jìn)的手段如原位X射線衍射，原位奈奎斯特圖，原位透射電子顯微鏡和第一性原理計(jì)算等的應(yīng)用為鈷基材料作為LIB負(fù)極提供理論依據(jù)[12-13]。迄今為止，有關(guān)鈷基負(fù)極材料的報(bào)道不在少數(shù)。在這篇綜述中，我們總結(jié)了用于LIBs的鈷基負(fù)極材料的最新進(jìn)展。

1 鈷基材料儲鋰機(jī)制

鈷基材料大致可分為三種類型：鈷基合金[14]、鈷和非金屬的化合物[15-18]和由鈷和其它金屬非金屬復(fù)合[19-20]的材料。與石墨基材料不同，鈷基電極材料的Li+存儲機(jī)制主要是合金化和轉(zhuǎn)化反應(yīng)。在合金化和轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中，原子重排伴隨著結(jié)構(gòu)演變和相變發(fā)生，因此在電池循環(huán)過程中材料會產(chǎn)生嚴(yán)重的體積變化，我們需要從儲鋰方式出發(fā)，設(shè)計(jì)合適的結(jié)構(gòu)來緩沖這種體積變化帶來的問題。

1.1 鈷基合金材料

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)基于合金反應(yīng)機(jī)制的負(fù)極材料會表現(xiàn)出更大的比容量。鈷基材料與鍺、錫、銅的合金化材料也是這幾年研究的熱點(diǎn)。Yang等[14]提出了一種具有立方體蛋黃-殼結(jié)構(gòu)的Sn-Co-C三元復(fù)合材料，并簡要地指出了材料的鋰離子存儲機(jī)制，合金的整個(gè)儲鋰機(jī)制可以用以下方程來表示：

(1)

Co+Li4.4Sn←→CoxSn+4.4Li++4.4e-(First Charge)

(2)

Sn+4.4Li++4.4e-←→Li4.4(Sn Subsequent Cycles)

(3)

1.2 鈷與非金屬化合物復(fù)合材料

這類電極材料主要有鈷的氧化物、硫化物、磷化物和硒化物。這類負(fù)極材料在用作鋰離子電池負(fù)極時(shí)常常展現(xiàn)出較高的初始容量，歸因于它們與鋰之間的脫嵌反應(yīng)。如表1所示，列舉了幾種與鋰離子的典型儲鋰反應(yīng)。

表1 CoxAy負(fù)極材料主要儲鋰反應(yīng)

1.3 鈷與金屬非金屬化合物復(fù)合材料

對于鈷基金屬非金屬化合物來說，Li+的存儲機(jī)制是由與鈷復(fù)合的組分共同決定的。例如，Co2SnO4、CoMn2O4等鈷基復(fù)合材料由于成分較多，其Li+的存儲機(jī)制也更為復(fù)雜。然而，Li+的存儲機(jī)制仍然由基本的合金化和轉(zhuǎn)化反應(yīng)組成。例如，Wang等[20]合成了一種類似花狀的三維CoFe2O4@rGO材料來作為鋰離子電池負(fù)極材料，其儲鋰反應(yīng)如下：

(1)

(2)

(3)

2Fe+Co+4Li2O←→Fe2O3+CoO+8e-+8Li+

(4)

2 鈷基復(fù)合材料的常用制備方法

影響材料性能的因素除了有材料的元素組成外，材料的形貌、晶相以及結(jié)構(gòu)同樣對其性能有著很大的影響[21]。材料的微觀結(jié)構(gòu)，如尺寸，形貌等會影響材料的電子能態(tài)密度，進(jìn)而影響材料的光學(xué)、磁學(xué)和電學(xué)等性能。因此，選用合適的制備方法來合成具有特殊結(jié)構(gòu)的材料是提高材料性能的關(guān)鍵。鈷基負(fù)極材料常見的制備方法有：水熱法/溶劑熱法、熱處理法、電沉積法、電化學(xué)置換法和高能球磨法等。

2.1 水熱法/溶劑熱法

水熱法反應(yīng)是一種典型的合成方法，主要通過提供合適的溫度和時(shí)間來制備材料。在一定溫度和高壓條件下，能夠合成具有高相純度和結(jié)晶度的鈷基材料。這種方法一般也多與熱處理相結(jié)合，水熱合成產(chǎn)物常常經(jīng)洗滌、干燥等過程后置于管式爐或者馬弗爐中進(jìn)行高溫煅燒。水熱合成法實(shí)驗(yàn)步驟較少，形貌多變，操作簡便的優(yōu)點(diǎn)被廣泛運(yùn)用于合成各類材料中。

Li等[22]以六水合硝酸鈷和二氰二胺為原料通過水熱法制備了納米片鈷前體，之后通過將鈷前體和二水磷酸二氫鈉進(jìn)行熱處理最終合成了CoP@Co2P材料，形貌也由之前的二維結(jié)構(gòu)經(jīng)磷化熱處理后得到三維中空棒狀結(jié)構(gòu)。Xia等[23]通過水熱法合成了一種球狀鈷前體，通過熱還原過程，鈷前體被還原成金屬鈷，有利于氮摻雜多孔碳石墨化的形成，隨后經(jīng)過低溫硫化處理成功將CoS2粒子限制在多孔氮摻雜的石墨碳中。Zhang等[24]通過溶劑熱法制備了ZIF-67為前體，經(jīng)過碳化、硫化后得到了氮摻雜碳納米管的CoS2多面體結(jié)構(gòu)。

雖然水熱法也存在一定的缺點(diǎn)，比如不可控因素太多，容易導(dǎo)致形貌上的不均一，而且水熱反應(yīng)時(shí)間一般較長。

2.2 熱處理法

熱處理作為一種高溫處理，可以單獨(dú)使用，也可以與球磨、靜電紡絲、水熱/溶劑熱等合成方法相結(jié)合，為硫化、炭化、磷化等中間工藝提供特殊的反應(yīng)條件。通過熱處理，往往能夠得到孔結(jié)構(gòu)豐富的高電化學(xué)性能鈷基電極材料。

Zhu等[25]以制備好的Co-MOF/GO材料為前體，利用納米粒子的柯肯達(dá)爾效應(yīng)并以二甲亞砜為硫源成功制備出了N，S共摻雜的氧化石墨烯包覆中空四氧化三鈷納米顆粒材料(HoCo3O4/NS-RGO)。Wu等[26]利用溶劑熱法制備出金屬有機(jī)框架Zn-Co-ZIF-8，并通過簡單的煅燒處理得到了多孔的ZnxCo3-xO4空心多面體，具有較大的比表面積以及分級多孔的結(jié)構(gòu)，有利于鋰離子的擴(kuò)散和電解液的滲透。

熱處理方法對于得到多孔材料的結(jié)構(gòu)是一種簡便直接的方法，但是這種方法耗能較高，且對于MOFs材料來說，燒結(jié)溫度過高極易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的坍塌。

2.3 電化學(xué)置換法

電化學(xué)置換法因其簡便、溫和的合成方法而被廣泛應(yīng)用于空心納米材料的合成，是制備空心貴金屬納米材料的常用方法。在電化學(xué)置換反應(yīng)中，模板首先被氧化，溶解在溶液中，金屬離子被還原出來并沉積在模板的表面，這樣就形成中空的結(jié)構(gòu)。因此這就需要兩種不同金屬離子具有一定的還原電勢差。

Shi等[27]利用Co-MOF通過電化學(xué)置換法合成了Sn-Co合金，隨后經(jīng)過碳化過程，在Sn-Co合金表面包覆碳層得到Sn-Co@C。Yu等[28]采用電化學(xué)置換法和原位乳液聚合法制備了具有優(yōu)異電化學(xué)性能的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)包覆的Sn-Co空心納米球(Sn-Co@PMMA)，得益于PMMA層的保護(hù)，空心Sn-Co@PMMA納米復(fù)合材料能夠在100次循環(huán)后保持590 mAh/g的高容量，庫侖效率超過98%，顯示出更好的電化學(xué)性能。Khe等[29]通過簡單的電化學(xué)置換反應(yīng)以及超聲處理制備了由貴金屬納米片覆蓋的多孔鈷納米片結(jié)構(gòu)。納米片的平均厚度約為50～60 nm。在電化學(xué)置換過程中，鈷作為自犧牲模板但它沒有被完全移除，而是在內(nèi)部形成了孔隙。

電化學(xué)置換法雖然操作過程簡單、高效，但是這種方法具有較大局限性，僅限兩種具有還原電勢差的不同金屬粒子之間。

2.4 共沉淀法

共沉淀法是指在溶液中均相存在的幾種陽離子，通過加入相應(yīng)的沉淀劑或者是使得溶液中的陽離子發(fā)生水解反應(yīng)從而析出沉淀，然后將沉淀物進(jìn)行煅燒處理能夠得到相應(yīng)陽離子的氧化物的方法。

Jadhav等[30]以一定摩爾比的氯化鈷和尿素溶解在去離子水中，在油浴溫度為90 ℃的條件下攪拌10 h，得到前驅(qū)體堿式碳酸鈷沉淀，最后經(jīng)過高溫煅燒得到類似花狀的Co3O4。Deng等[31]將氯化鈷溶解在去離子水中形成均一粉色溶液，在攪拌的條件下，加入氫氧化鈷最后得到沉淀物，將沉淀物置于管式爐中，在260 ℃的條件下煅燒得到介孔四氧化三鈷納米片材料。Pan等[32]將硝酸銀、六水合硝酸鈷以及聚乙二醇溶解在去離子水中，然后逐滴加入一定濃度的草酸作為沉淀劑，在60 ℃的條件下攪拌6 h，離心后得到前驅(qū)體，最后經(jīng)過煅燒得到棒狀A(yù)g/Co3O4復(fù)合材料。

這種方法的優(yōu)點(diǎn)有操作簡便，僅僅經(jīng)過簡單的化學(xué)反應(yīng)就可以得到氧化物材料，但是這種方法也存在一定缺陷，比如沉淀劑的加入方式以及加入量一定要嚴(yán)格控制，否則容易導(dǎo)致局部濃度過高，產(chǎn)生嚴(yán)重的團(tuán)聚現(xiàn)象或者是粒子尺寸分布不均等問題。

2.5 電沉積法

電沉積作為一種將金屬或合金從其化合物中分離出來的方法，已被用于制備各類鈷基電極材料。

Chen等[33]報(bào)道了利用一步電化學(xué)共沉積法制備可控成分的三元鎳鈷硫化物。生長在導(dǎo)電碳纖維布上的三元硫化物納米片層級結(jié)構(gòu)陣列，表現(xiàn)出非常高的電容。Yao等[34]在報(bào)道了在石墨烯泡沫上電沉積Co(OH)2納米片，用于制備具有良好柔韌性和機(jī)械強(qiáng)度的電極材料。Khani等[35]采用脈沖電沉積法在碳纖維布上垂直生長具有納米片陣列結(jié)構(gòu)的Ni-Co硫化物，該片狀結(jié)構(gòu)厚度約為10 nm左右，彼此相互連接形成介孔結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出較高的容量(206 mAh/g)和出色的循環(huán)性能(2500次充放電后保持庫倫效率可以保持在91 %左右)。

電沉積方法需要考慮的因素較多，其難易程度依賴于電解質(zhì)的組成、pH值等因素。

2.6 其它方法

除上述方法外，還有許多實(shí)用的方法，如靜電紡絲法、磁控濺射、化學(xué)氣相沉積(CVD)和熔鹽法，被用于合成具有新型納米結(jié)構(gòu)的鈷基電極材料。

3 鈷基負(fù)極材料在鋰離子電池中的應(yīng)用研究

3.1 鈷基氧化物及其復(fù)合物

由于鈷氧化物具有較高的理論容量、天然豐度和較低的成本，被認(rèn)為是理想的鋰離子電池負(fù)極材料。然而，由于鈷氧化物本身存在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性低、導(dǎo)電性差等缺陷因此在用作電極材料時(shí)需要設(shè)計(jì)一定結(jié)構(gòu)來彌補(bǔ)這些不足。復(fù)旦大學(xué)趙東元課題組[36]通過以SBA-15為模板合成了一種介孔豆莢狀的Co3O4@碳納米管陣列復(fù)合材料，具有高達(dá)750 m2/g的比表面積和大的孔徑，表現(xiàn)出781 mAh/g的高比容量以及100 mA/g的能量密度。另外還有通過以金屬有機(jī)框架為模板來解決循環(huán)穩(wěn)定性的方法，例如，Li等[37]以合成的ZnCo-ZIFs作為自犧牲模板合成了十二面體的ZnO/Co3O4/C復(fù)合材料，這種材料具有較高的可逆容量以及循環(huán)穩(wěn)定性能，在循環(huán)100次后，材料仍然具有1316 mAh/g的高容量，且?guī)靷愋示S持在98%。除了形成豐富的孔隙結(jié)構(gòu)以外，設(shè)計(jì)一種巧妙的中空結(jié)構(gòu)也有大量報(bào)道。Li等[38]通過水熱法合成了類似蒲公英狀的Mn/Ni共摻雜CoO/C空心微球，作為鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，在1 A/g的電流密度下，1000次循環(huán)之后具有1126 mAh/g的比容量。另外，為了緩解鈷基氧化物材料的體積膨脹問題以及導(dǎo)電性差的問題，研究學(xué)者們還設(shè)計(jì)了各種有趣的結(jié)構(gòu)或者采用生物質(zhì)前體[39-41]。

3.2 鈷基硫化物及其復(fù)合物

由于硫化鈷具有較高的理論容量、良好的導(dǎo)電性和良好的熱穩(wěn)定性，它作為鋰離子電池的負(fù)極材料得到了廣泛的研究。與鈷氧化物類似，硫化鈷應(yīng)用的主要障礙是周期性循環(huán)過程中體積膨脹的問題。He等[42]通過L-半胱氨酸輔助水熱反應(yīng)條件下合成了CoS2納米顆粒被含有CoS2量子點(diǎn)錨定的石墨烯包覆的復(fù)合材料(CoS2NP@G-CoS2QD)。這種材料在1 A/g的電流密度下，可逆比容量高達(dá)1048 mAh/g，經(jīng)過300次循環(huán)后，比容量可以達(dá)到831 mAh/g。Ma等[43]制備了一種嵌在碳納米管網(wǎng)絡(luò)中的多孔CoS2-C/CNTs復(fù)合材料。在電流密度為 0.1 A/g的電流密度下，作為鋰電負(fù)極循環(huán)120次后可提供1030 mAh/g的容量， 作為鈉電在經(jīng)歷200次循環(huán)后可提供 403 mAh/g的容量。Xiao等[44]合成了一種全新的單晶MOF材料Co(IPC)·H2O，并輔以超聲處理經(jīng)過硫化過程后得到了CoS2/C/C復(fù)合材料。得益于前驅(qū)體Co(IPC)·H2O的納米結(jié)構(gòu)以及硫化處理形成的豐富孔結(jié)構(gòu)、雙碳層結(jié)構(gòu)，這種材料展現(xiàn)出優(yōu)異的儲能特性。

3.3 鈷基磷化物及其復(fù)合物

鈷基磷化物因相較于氧化物有高的理論比容量和低極化的優(yōu)點(diǎn)而受到關(guān)注，然而，鈷基磷化物導(dǎo)電率較低，并且在鋰離子充放電過程中，容易產(chǎn)生體積膨脹致使容量衰減，從而阻礙了其發(fā)展。為了緩解以上問題，研究學(xué)者們也做了許多努力。Wang等[45]通過一種簡單的方法對植酸(PA)和鈷前體(ZIF-67)進(jìn)行熱解處理最終得到了中空多孔結(jié)構(gòu)的CoP/C納米盒狀材料。這種中空多孔結(jié)構(gòu)的CoP/C-NB在循環(huán)100次后具有868 mAh/g的比容量。Bai等[46]利用自模板和重結(jié)晶-自組裝策略一步合成核-殼狀磷化鈷(CoP)納米顆粒嵌入氮磷共摻雜多孔碳片(CoP?NPPCS)的材料。當(dāng)用作鋰電負(fù)極時(shí)，材料在0.1/0.2/0.5/1和2 A/g的電流密度下分別展現(xiàn)出709/500/501/410和357 mAh/g的比容量。值得注意的是，當(dāng)電流密度增大20倍時(shí)，容量保持率可達(dá)50 %以上，顯示出優(yōu)良的倍率性能。Jiang等[47]成功地將超細(xì)CoP納米顆粒嵌入到碳納米管中，當(dāng)作為LIBs負(fù)極材料在1 A/g條件下測試時(shí)，該納米棒也展現(xiàn)出優(yōu)越的循環(huán)性能。

3.4 鈷基硒化物及其復(fù)合物

根據(jù)電化學(xué)機(jī)理，金屬硒化物在電化學(xué)循環(huán)過程中轉(zhuǎn)化為Li2Se的過程與金屬硫化物中Li2S的轉(zhuǎn)化過程相似。與氧化物和硫化物相比，金屬硒化物具有較高的體積能量密度和導(dǎo)電性，因此作為電極材料的體積能量密度和倍率能力較高。CoSe作為金屬硒化物中的重要成員，也因其顯著的導(dǎo)電性和高容量而受到越來越多的研究關(guān)注。

Li等[48]以鈷基沸石咪唑骨架(ZIF-67)為前驅(qū)體，通過碳化和硒化兩步法成功合成了一種新型的含CoSe和多孔碳多面體(PCP)的復(fù)合材料，稱為CoSe@PCP。CoSe納米粒子均勻分散在多孔碳之中。當(dāng)用作鋰電負(fù)極材料時(shí)，在200 mA/g電流密度下循環(huán)100圈后容量仍然可以達(dá)到675 mAh/g，在1 A/g電流密度下循環(huán)100圈后容量可達(dá)708.2 mAh/g，較好的循環(huán)性能主要得益于咪唑前體合成的納米硒化鈷粒子，能夠快速地進(jìn)行鋰離子傳輸，且多孔碳作為碳基質(zhì)大大提高了材料的導(dǎo)電性能，同時(shí)也能緩沖材料在循環(huán)過程中產(chǎn)生的體積變化。Wang等[49]研究了二氧化鈦涂層CoSe2納米棒的儲鋰行為(TiO2@CoSe2)。當(dāng)用作鋰離子電池的負(fù)極時(shí)，TiO2@CoSe2電極在循環(huán)過程中可逆容量逐漸增大，放電容量大大提高，在第300次循環(huán)時(shí)達(dá)到999.2 mAh/g，說明TiO2涂層大大提高了比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。Yu等[50]報(bào)道了一種通過離子交換反應(yīng)在鈦箔上獲得無粘結(jié)劑的分層級納米結(jié)構(gòu)CoSe2，然后在CoSe2表面包覆碳層得到了CoSe2@C復(fù)合材料，當(dāng)作為LIBs的無粘結(jié)劑負(fù)極時(shí)，材料的最大比容量為638.3 mAh/g，100次循環(huán)后容量保持率為100%，電化學(xué)性能優(yōu)于CoSe2電極。

3.5 鈷基其它復(fù)合物

除了以上幾種常見鈷基復(fù)合物負(fù)極材料，還有鈷基合金型[5，28]、雙金屬型[51]、碳酸鹽類[52-53]以及采用各種離子摻雜[54]等方式進(jìn)行改性的鈷基復(fù)合材料。Gao等[51]通過溶劑熱法成功制備出了石墨烯支撐NiCo2O4納米片復(fù)合材料(NiCo2O4/RGO)。當(dāng)用作鋰電負(fù)極進(jìn)行電化學(xué)性能測試時(shí)，在0.2 A/g的電流密度下循環(huán)50圈后具有954 mAh/g的容量。相比只有一種金屬的材料，雙金屬組分表現(xiàn)出更強(qiáng)的循環(huán)穩(wěn)定性性能，而且雙活性儲鋰材料可以容納更多的鋰離子嵌入，提高活性材料的比容量，同時(shí)雙金屬組分材料也表現(xiàn)出更好的電子導(dǎo)電性。Zhao等[53]通過簡單的水熱法合成了啞鈴狀和片狀CoCO3材料。啞鈴狀CoCO3材料在用作鋰電負(fù)極時(shí)，在0.2 A/g的電流密度下，循環(huán)100圈后具有1024 mAh/g的容量，在 1 A/g的電流密度下循環(huán)500還能保持824 mAh/g的容量，而片狀材料僅有481 mAh/g的容量，這是由于啞鈴狀材料具有更大比表面積、更小的電荷轉(zhuǎn)移電阻以及更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

4 結(jié) 論

目前，商業(yè)化鋰離子電池領(lǐng)域還是以石墨負(fù)極為主，但傳統(tǒng)的碳基材料能量密度較低難以滿足未來的需求。而且，從近年來各國出臺的政策和長期規(guī)劃來看，大型能源存儲站的建立以及新能源汽車的技術(shù)推廣以及革新已經(jīng)成為能源領(lǐng)域發(fā)展趨勢，動力系統(tǒng)朝著高能量密度方向發(fā)展也是必然的。近年來，關(guān)于過渡金屬負(fù)極材料在鋰電方面的研究越來越多，其中鈷基材料具有較高的理論比容量、呈現(xiàn)優(yōu)異的電子導(dǎo)電性、有利于循環(huán)性能的增強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛關(guān)注。研究學(xué)者們從根據(jù)電化學(xué)反應(yīng)提出了鈷基材料作為負(fù)極材料的轉(zhuǎn)化機(jī)理到循環(huán)過程中出現(xiàn)的體積膨脹現(xiàn)象的解釋與證明，再到為了具體解決這些問題而對材料的改性方法，比如納米化、薄膜化、復(fù)合化、合金化、構(gòu)筑中空結(jié)構(gòu)以及設(shè)計(jì)二維三維特殊形貌等等，都能夠說明隨著鈷基負(fù)極材料制備以及改性技術(shù)的成熟和應(yīng)用，鈷基材料在能源存儲領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。鈷基負(fù)極在未來的發(fā)展?jié)摿梢苑譃閮蓚€(gè)方向 ：(1) 在材料方面，涂覆層例如由導(dǎo)電聚合物衍生的碳層可以在一定程度上緩解體積膨脹，建立相對穩(wěn)定的SEI，同時(shí)提高電導(dǎo)率。在此基礎(chǔ)上，也可以進(jìn)一步優(yōu)化鈷基材料的組分，構(gòu)建合適的材料結(jié)構(gòu)，如合金化、納米化、構(gòu)建異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)、中空結(jié)構(gòu)等等。(2) 通過理論計(jì)算和模擬建立模型，有利于定性分析鈷基材料在循環(huán)過程中的體積膨脹率和活性材料的循環(huán)穩(wěn)定性。總而言之，鈷基材料將在不久的將來作為鋰離子電池的負(fù)極發(fā)揮重要作用。