现有高比能二次电池体系的技术局限

根据高比能电池的理论原理，实现电池高比能的关键是采用氧化还原活泼性高而电化学当量小的电极活性物质。就负极材料而言，还需具备尽量负的电极电势。从电极电势和电化学当量两个方面综合考虑，位于元素周期表左上角边缘处的H和Li无疑是两种最理想的高比能负极元素。尽管目前的两类高比能二次电池镍氢电池和锂离子电池负极分别基于“H”和“Li”，但它们采用的分别是“储氢合金”和“嵌锂材料”。由于其中所含H或Li的质量比例相当有限，电池负极材料的实际比容量较低。表2．7列出了目前商品化电池所采用的储氢合金和碳材料与几种金属电极的比容量。对于镍氢电池常用的AB。型储氢合金来说，其最高组成仅能达到LaNisHs，对应的氢含量不过1．3％(质量分数)；而商品锂离子电池中用作嵌锂材料的C，由于受到LiCs最高组成的限制，只能可逆地嵌入和脱嵌不超过10％(质量分数)的Li。储氢合金负极和嵌锂碳材料的比容量还不如电池工业中最传统的负极材料金属Zn(理论比容量820mAh·g_1)。从这个角度看，目前储氢合金和嵌锂碳材料还算不上真正的“高比能”电极材料。因此，研制储氢量和嵌锂量更大的负极材料，无疑是提高现有高比能电池比能量的重要途径。近年来的研究表明，A。B型镁基合金可使储氢量达到3．6％，而锡基合金可使嵌锂量达到20％左右，表明这些方面的确存在很大的发展潜力。