纳米结构材料在锂离子电池中的应用进展(一)
纳米材料应用于能源储存技术的前沿研究进展
纳米材料应用于能源储存技术的前沿研究进展随着全球能源需求的不断增长和可再生能源的推广利用，能源储存技术成为了亟待解决的关键问题之一。
在过去的几十年里，纳米材料作为一种具有独特结构和性能的新型材料，引起了人类对能源储存技术的重大关注。
利用纳米材料进行能源储存的研究已取得了一系列令人瞩目的成果，为更高效、可持续的能源储存技术的发展提供了广阔的前景。
纳米材料在能源储存领域的应用主要包括锂离子电池、超级电容器和燃料电池等方面。
首先，纳米材料在锂离子电池领域的应用表现出了巨大的潜力。
纳米结构材料以其独特的高比表面积和优异的电化学性能，能够提高电池的能量密度、循环寿命和耐高倍率充放电性能。
例如，利用二氧化钛纳米颗粒作为负极材料，其纳米级尺寸能够缩短离子扩散路径，提高锂离子的传输速率，从而提高电池的充放电速率和循环稳定性。
另外，纳米复合材料的应用也在锂离子电池领域取得了显著的成就。
将纳米材料与其他高性能材料结合，可以充分发挥各自的优势，提高电池的能量密度和循环寿命。
通过表面修饰和掺杂等手段，可以进一步调控纳米材料的电化学性能，实现更高效、更稳定的能量储存。
其次，纳米材料在超级电容器领域的应用也取得了一些重要的突破。
超级电容器作为一种能够实现高功率密度和长循环寿命的能源储存设备，对纳米材料的需求尤为迫切。
纳米材料具有可调控的孔隙结构和大比表面积，可以提供更多的表面存储电荷和提高电解液的扩散速率，从而提高超级电容器的能量密度和功率密度。
例如，二氧化钛纳米管阵列作为电极材料，具有较高的比容量和循环寿命，能够显著提高超级电容器的能量存储性能。
此外，纳米材料的结构工程也为超级电容器的发展提供了新的思路。
通过纳米材料的自组装、表面功能化和多孔材料的构建等手段，可以实现超级电容器的自组装和多向导电通道，进一步提高超级电容器的电容量和能量密度。
最后，纳米材料在燃料电池领域的应用也受到了广泛关注。
燃料电池作为一种高效、清洁的能源转换技术，可以将燃料的化学能转化为电能，同时产生的副产物为水。
纳米材料在电池中的应用
纳米材料在电池中的应用【摘要】纳米材料在电池中的应用具有重要意义。
在电池制造领域，纳米材料的应用可以大大提高电池性能，增加电池的存储容量，提高电池的循环寿命，降低电池的成本。
纳米材料还可以应用于不同类型的电池中，包括锂离子电池、钠离子电池等。
纳米材料在电池中的广泛应用前景显示了其为电池技术发展带来的新机遇，为推动电池技术的进步和应用奠定了基础。
随着纳米材料技术的不断发展，电池性能将得到进一步提升，为电动汽车、手机等设备提供更加高效和稳定的能源支持。
【关键词】关键词：纳米材料、电池、性能、存储容量、循环寿命、成本、应用、技术发展、机遇、广泛应用、新机遇1. 引言1.1 纳米材料在电池中的应用纳米材料在电池中的应用已经成为当前研究的热点之一。
随着纳米科技的发展，纳米材料在电池中的应用呈现出了巨大的潜力和优势。
纳米材料具有特殊的表面积和电化学活性，能够显著提高电池的性能。
由于纳米材料的微观结构和性质的特殊优势，可以有效增加电池的存储容量，提高电池的循环寿命。
纳米材料还可以降低电池的成本，提高电池的能量密度和电荷速度。
纳米材料在不同类型电池中的应用也具有广泛的前景，包括锂离子电池、钠离子电池、锌空气电池等。
纳米材料在电池中的应用有望为电池技术的发展带来新的机遇和挑战，展现出了巨大的潜力和广阔的应用空间。
纳米材料在电池中的广泛应用前景令人期待，为电池技术的不断进步和创新注入了新的活力和动力。
2. 正文2.1 纳米材料提高电池性能纳米材料在电池中的应用正文部分：随着科技的不断进步，纳米材料在电池中的应用也日益广泛。
纳米材料具有较大的比表面积和独特的电化学性质，可以显著提高电池性能。
纳米材料具有更高的导电性和热稳定性，可以有效降低电池内部电阻，提高电池的充放电效率和功率密度。
纳米材料能够提供更多的活性位点，从而增加电极表面与电解质的接触面积，提高电化学反应速率，进而提高电池的能量密度和循环稳定性。
纳米材料还能有效抑制电池内部的极化现象，提高电池的循环寿命和使用安全性。
纳米结构SnS2的制备及其在锂离子电池中的应用
河南科技Journal of Henan Science and Technology自从Osaka 及Barousse 等［1，2］提出SnS 2作为锂离子电池负极材料以来，锡硫化合物由于具有较低的放电平台和较高的理论比容量而引起研究者的关注，成为锂离子负极材料研究的热点。
SnS 2具有层状的六边形CdI 2结构（a=0.3648nm ，c=0.5899nm ），两层S 原子将Sn 原子夹于其中（类“三明治夹心”结构），邻近的硫层之间靠范德华力结合，这种层状结构有利于锂离子的嵌入和脱出，预示着SnS 2作为锂离子电池负极材料具有良好前景。
SnS 2与Li 反应的机理分为两步：首次放电，Li +嵌入SnS 2形成金属Sn 和无定形的Li 2S ，该过程不可逆，无定形的Li 2S 可以作为惰性矩阵围绕在活性的Sn 晶粒周围；在之后的充放电过程中，Li +可逆的从生成的金属Sn 中嵌入和脱出。
与块状结构材料相比，纳米结构材料在电学、光学、磁学等研究领域都展示出优越的性能［3］。
迄今为止，已有多种不同纳米结构的SnS 2被合成出来，例如，类富勒烯结构的纳米颗粒、纳米线、纳米带、纳米板、3D-花状结构、芦荟结构、叶状结构等。
本文系统性的介绍了不同纳米结构SnS 2的制备方法及其作为锂离子电池负极材料在国内外的最新研究进展。
1纳米结构SnS 2的制备方法纳米结构SnS 2的合成方法有很多，包括：机械球磨法、水热法、化学浴沉积法、分子束取向附生法、化学气相沉积法、固态反应法等，但是其中有些制备方法需要高温高压、有毒的有机试剂、繁琐的步骤，不利于SnS 2的制备。
下面详细讲述纳米结构SnS 2的常用制备方法。
1.1一维纳米结构SnS 2的制备一维纳米结构包括纳米线、纳米棒、纳米带、纳米纤维、纳米管等，低维度纳米结构材料有利于理解量子尺度收稿日期：2015-5-18作者简介：吴琼（1988.7-），女，硕士研究生，研究实习员,研究方向：电化学。
纳米材料在新能源领域的研究进展
纳米材料在新能源领域的研究进展随着环保意识的提高和全球能源危机的加剧，新能源技术的开发与应用越来越受到人们的重视。
纳米技术作为当今前沿领域之一，已经在新能源领域展现出了强大的应用潜力。
本文将对纳米材料在新能源领域的研究进展进行探讨。
一、纳米材料在太阳能电池中的应用太阳能电池是目前应用最为广泛的新能源设备之一。
纳米技术可以通过制备纳米粒子、纳米棒和膜的形式在太阳能电池中实现新能源的高效转换。
例如，通过在硅太阳能电池表面或内部引入纳米结构，可以增加其自吸收强度和提高载流子分离效率，大大提高太阳能电池的转换效率。
同时，已有研究表明，在天然染料敏化太阳能电池中，采用纳米结构材料作为电子传输路径会显著提高能量转换效率。
此外，还有人尝试使用纳米量子点作为太阳能电池中的光吸收剂，将太阳能转化成电流产生更高的效率。
二、纳米材料在燃料电池中的应用燃料电池是一种能够将燃料与氧气反应生成能量的设备，其比传统燃烧产生更加清洁的能源，具有广泛的应用前景。
纳米技术可以提高燃料电池催化剂的活性，降低反应温度和提高催化剂的稳定性。
例如，通过制备高分散、高表面积的纳米复合催化剂，可以提高燃料电池的功率密度和催化剂的使用寿命。
此外，在固态氧化物燃料电池中，通过在氧化物电解质膜表面制备纳米枝状结构，能够显著提高电池的性能和长期稳定性。
三、纳米材料在锂离子电池中的应用锂离子电池是现代电子设备中广泛使用的一种电池，其能够以高比能量、高比功率和长寿命的方式存储和释放电能。
纳米技术在锂离子电池中的应用主要涉及锂离子电池正极材料和负极材料的制备。
例如，采用纳米碳管、纳米金属氧化物和纳米结构的锂离子电池正极材料，能够提高电池的能量密度和功率密度。
此外，在锂离子电池负极材料方面，纳米技术能够有效地提高其容量和增加其循环寿命。
四、纳米材料在光催化水分解中的应用光催化水分解技术是利用太阳能光照与催化剂共同作用将水分解为氢气和氧气的技术。
纳米技术能够提高催化剂的光催化活性和稳定性，增强其吸收光子和促进光生电荷的分离与传输。
纳米材料在工业领域的应用与研究
纳米材料在工业领域的应用与研究近年来，随着纳米技术的发展和成熟，纳米材料越来越广泛地应用于工业领域。
纳米材料的特殊性质和优异性能，使得它们在能源、环保、生物医学等多个领域都有着重要地位和前景，可以说纳米材料已经成为当今世界最具前沿和活力的研究领域之一。
本文主要讨论纳米材料在工业领域的应用与研究，以及未来的发展方向。
1. 纳米材料在能源领域的应用与研究随着全球能源需求的不断增加，如何有效地利用能源并保护环境已经成为当前世界面临的主要问题之一。
而纳米技术可以提高能源利用效率、降低能源消耗和排放，因此被认为是解决能源危机的一种重要技术手段。
(1) 纳米材料在太阳能电池中的应用太阳能电池是一种利用光电效应将太阳能转换为电能的器件。
纳米材料具有较大的比表面积、高质量量比和出色的光学性能，使得其在太阳能电池的应用上有着广泛的发展前景。
例如，纳米铜铟硒薄膜太阳能电池、纳米钙钛矿太阳能电池等都可以通过改变纳米材料的形貌和结构来实现能量转换效率的提高和功率密度的增大，从而提高太阳能电池的性能和实用价值。
(2) 纳米材料在锂离子电池中的应用锂离子电池是一种高效、环保、高效的电池，被广泛应用于电子设备、汽车和通讯领域。
而纳米材料可以使锂离子电池的比能量和比功率提高10倍以上，同时可适用于高温高湿、低温等环境下，摆脱了深远循环这一短板，极大地推进了锂离子电池的研究和应用。
例如，纳米硅、纳米碳等材料都可以构建高效的锂离子电池体系，提高电极材料的性能和循环寿命，从而为汽车、通讯等领域的应用提供更加优异的支持。
2. 纳米材料在环保领域的应用与研究环境污染已经成为当前世界面临的一种重要的挑战，而纳米技术可以带给我们更多的解决方案和技术手段，为环保事业做出贡献。
(1) 纳米材料在水污染治理中的应用纳米材料能够有效地去除水中的有机和无机污染物，达到净化水质的目的。
例如，纳米二氧化钛可以通过吸收光能，产生自由基，在水中对有机污染物进行降解和去除；纳米银可以杀死含有细菌和病毒的水体，在饮用水净化、污水处理和水资源回收等方面有着广泛的应用前景。
纳米材料在电池制造中的应用研究
纳米材料在电池制造中的应用研究随着科技的迅速发展，电池作为现代生活中不可或缺的能源供应装置，其性能的不断提升已成为人们研究的焦点。
而纳米材料在电池制造中的应用研究，恰好是一种可以增强电池性能的有效途径。
纳米材料具有较高的比表面积和量子效应，可以大幅度提高电池的电容量、循环寿命和充电速度。
以下将针对纳米材料在电池制造中的应用进行探讨。
一、纳米材料在锂离子电池中的应用研究纳米材料在锂离子电池的正、负极材料中应用已被广泛研究。
锂离子电池的正极主要是由钴、镍、锰、铁等金属氧化物或氧化磷酸锂等化合物组成。
其中，纳米结构的金属氧化物如二氧化钛、氧化钴、氧化镍等被广泛研究。
纳米结构的金属氧化物具有较大的比表面积和良好的离子传输性能，有助于提高锂离子电池的容量、循环寿命和功率密度。
以二氧化钛为例，纳米二氧化钛在锂离子电池正极材料中具有较高的比表面积和良好的化学稳定性，可提高电池的储能性能和充电速度。
研究发现，相比于微米级二氧化钛，纳米二氧化钛在锂离子电池的充放电过程中具有更好的电化学性能。
而锂离子电池的负极材料主要是由碳基材料如石墨、纳米晶体硅、碳纳米管、氧化石墨等组成。
其中，纳米碳材料具有较高的电容量、导电性能和循环寿命，能够大幅度提高锂离子电池的容量和充电速度。
研究表明，纳米晶体硅作为锂离子电池的负极材料，可实现极高的锂离子比容量，远远超出了目前市场上所使用的其他负极材料。
二、纳米材料在钠离子电池中的应用研究纳米材料在钠离子电池的正、负极材料中也有着广泛的应用研究。
目前，国内外学者已经针对纳米材料在钠离子电池中的应用进行了大量研究。
钠离子电池的正极材料主要是由钴、磷酸铁、锰酸钠等化合物组成。
其中，纳米结构的化合物材料具有较大的比表面积和较好的离子传输性能，可提高钠离子电池的储能性能和充电速度。
研究表明，纳米结构的锰酸钠材料作为钠离子电池正极材料，其比容量可达到可使人满意的水平，缩短充放电时间，延长电池使用寿命。
纳米材料在能源存储与转换领域中的应用
纳米材料在能源存储与转换领域中的应用近年来，纳米材料在能源存储与转换领域中的应用引起了广泛关注。
纳米材料具有独特的物理、化学和电子特性，使其成为能源存储与转换领域的理想候选材料。
本文将重点探讨纳米材料在锂离子电池、太阳能电池和燃料电池等能源技术中的应用。
首先，纳米材料在锂离子电池中的应用已经取得了显著进展。
锂离子电池是目前最为广泛应用的可充电电池技术，其性能关键在于正负极材料。
纳米材料的小尺寸效应、高比表面积和容易调控的结构使其在锂离子电池中表现出良好的性能。
例如，纳米结构的二氧化钛可以作为锂离子电池的负极材料，具有优异的离子扩散能力和高电容量，能够提高电池的循环寿命和比能量密度。
此外，纳米材料还可以用于正极材料的改性，如纳米结构的锂离子正极材料（如锂铁磷酸盐和锰酸锂）能够提供更高的电容量和更稳定的循环性能。
其次，纳米材料在太阳能电池中的应用也受到了广泛关注。
太阳能电池是转化太阳能为电能的一种可再生能源技术。
通过吸收光能，纳米材料可以提供充足的载流子，从而增加太阳能电池的效率。
例如，纳米颗粒的二氧化钛可以作为染料敏化太阳能电池（DSSC）的光电转换材料。
其具有高比表面积和良好的电子传输，能够有效地捕获光子和提供电荷传输通道，从而提高太阳能电池的光电转化效率。
此外，纳米材料还可以用于薄膜太阳能电池的制备，如纳米线阵列材料可以提供更大的光吸收面积和更高的光电转化效率。
最后，纳米材料在燃料电池中的应用也显示出巨大潜力。
燃料电池是一种通过氢气、甲醇等燃料进行电化学反应产生电能的设备。
纳米材料的高比表面积和良好的导电性使其成为燃料电池的理想催化剂。
例如，纳米金属颗粒可以用作负载在电极表面的催化剂，提供更多的活性位点和更高的催化活性，从而增强燃料电池的性能。
此外，纳米材料还可以用于电子导体材料的改性，如纳米结构的碳材料（如碳纳米管和石墨烯）具有良好的导电性和电化学活性，能够提高燃料电池的电导率和电化学反应速率。
纳米结构材料在全固态锂电池高性能固体电解质中的应用
纳米结构材料在全固态锂电池高性能固体电解质中的应用能源与人类社会的生存和发展密切相关，持续发展是全人类的共同愿望与奋斗目标。
随着能源消耗量的增长，开发新的能源迫在眉睫～在各种新能源中，20世纪60,70年代发展起来的锂离子二次电池具有鲜明的特色。
它的应用领域涉及电子产品，如:手机，笔记本电脑、数码摄像机、数码照相机、PDA、MP3播放器等等，还有在航空航天，军事领域也在渗透，被称为“世纪的主导电源”。
目前，锂离子电池最为引人瞩目的应用是在电动汽车领域，估计在2011年左右锂离子二次电池能成熟地用在电动车领域。
因此全球科技界都在大力发展锂离子电池及相关技术，研究和开发新型锂离子电池相关材料，提高电池的性能和降低电池成本。
全固态锂离子电池，即固体电解质锂离子电池，是新近发展起来的新一代锂离子电池，它的实用化将能有效消除现在商品化液体电解质锂离子电池的安全性差与能量密度低的问题。
而且具有安全性能好、化学性能稳定、使用寿命长、充放电循环性能优越，自放电速率小、比能量和能量密度高、易于将锂电池小型化、工作温度范围大，可用于许多极端的场合等诸多优点。
正是被这些优点所吸引，近年来国际上对全固态锂离子电池的开发和研究非常活跃。
如图1所示是采用磁脉冲压实技术制备全固态锂离子电池单电池结构示意图，其优化的设计能够很好的避免电池的短路。
采用磁脉冲压实技术，能够很好的制备出全固态锂电池堆，如图2所示。
从而使为大型移动设备供电成为可能，最后得到的绕式全固态锂电池堆各层厚度均匀，接触致密，而且制备过程中不需要经历热处理的过程，这样就使很多在一定高温不稳定的电极或电解质材料的应用成为可能，很适合大规模地制备大型的固态锂电池堆。
但是，现在限制全固态无机电解质锂离子电池大规模使用的主要因素是电解质材料的性能迫切需要提高，尤其是室温离子电导率，对无机固体电解质材料而言，决定其离子电导率的因素主要包括两个方面:材料的致密性与导电载流子的浓度。
氮化硼纳米管在能源存储领域中的应用研究进展综述
氮化硼纳米管在能源存储领域中的应用研究进展综述氮化硼纳米管（BNNTs）是一种多功能的纳米材料，具有很高的力学强度、热导率和电绝缘性能。
由于其独特的结构和优异的性能，氮化硼纳米管在能源存储领域中具有广泛的应用潜力。
本文将综述氮化硼纳米管在锂离子电池、超级电容器和能量存储领域的应用研究进展。
一、氮化硼纳米管在锂离子电池中的应用锂离子电池是当前最重要的便携式能源存储装置之一。
然而，传统的电极材料存在容量限制和安全隐患等问题。
氮化硼纳米管具有高导电性和高化学稳定性，因此被广泛研究作为锂离子电池的电极材料。
研究表明，氮化硼纳米管作为锂离子电池的负极材料具有良好的电化学性能。
其高的比表面积和孔隙结构有利于锂离子的嵌入和迁移，提高了电池的容量。
同时，氮化硼纳米管还能够提高锂离子电池的循环稳定性和充放电速率能力。
此外，氮化硼纳米管还可以用作锂离子电池的电解质添加剂。
添加氮化硼纳米管可以提高电解质的导电性和稳定性，同时还能够增强电解质对锂离子的保护作用，提高电池的循环寿命和安全性能。
二、氮化硼纳米管在超级电容器中的应用超级电容器是一种高能量密度和高功率密度的能量存储装置，具有快速充放电、长循环寿命和良好的安全性能的优点。
氮化硼纳米管作为电极材料可以显著提高超级电容器的性能。
研究表明，氮化硼纳米管作为超级电容器的电极材料具有很高的比电容和良好的循环稳定性。
其高的比表面积和电导率有助于电荷的储存和传输，提高了超级电容器的能量密度和功率密度。
此外，氮化硼纳米管还可以用作超级电容器的电解质添加剂。
添加氮化硼纳米管可以提高电解质的离子导电性和稳定性，同时还能够增强电解质对电极材料的保护作用，延长超级电容器的循环寿命。
三、氮化硼纳米管在能量存储领域中的其他应用除了在锂离子电池和超级电容器中的应用，氮化硼纳米管还在其他能量存储领域展示了潜在的应用价值。
例如，氮化硼纳米管可以用作燃料电池的催化剂支撑材料。
由于其高的化学稳定性和导电性，氮化硼纳米管可以提供稳定的反应界面和高效的电子传输，从而提高燃料电池的性能。
纳米材料在电池中的应用
纳米材料在电池中的应用纳米材料在电池中的应用随着全球的经济发展和社会进步，对能源需求的增加已经成为了公认的焦点问题。
同时，随着全球环境的恶劣和二氧化碳排放的不断增加，人们迫切地需要一种清洁和可再生的能源来替代传统的化石能源，以实现环境和经济的可持续发展。
在这样的背景下，电池作为一种重要的清洁能源技术已经成为了目前科学研究领域的热点问题之一。
而在电池技术的发展中，纳米材料因其独特的物理和化学性能逐渐成为了电池中的突破口。
纳米材料指的是尺寸在1-100纳米范围内的材料，其表面积大，与其他物质的相互作用强，导致了其具有高度的催化、电学、热学等性质。
基于这种性质，纳米材料在电池领域中的应用已逐渐展现出其重要性和前景。
首先，纳米材料作为电池正、负极材料的核心，在提高电池效率、性能、寿命方面发挥了重要作用。
以锂离子电池为例，传统的电极材料多采用硅、石墨等材料，但是这些材料容易发生体积膨胀、表面改变等问题，导致材料结构破坏、电池寿命缩短。
而纳米材料的表面积大、离子扩散速率快、化学稳定性高的特点，可以提高电池充放电速率、储能密度、循环寿命等方面的性能指标。
近年来，锂离子电池中纳米结构材料的应用已经逐渐成为了研究的热点问题，例如硫化锂纳米粒子、碳纳米管、硅纳米颗粒等纳米结构材料均能够有效提高材料的电化学性能。
其次，纳米材料作为电池电解质中添加剂，也发挥了重要作用。
传统的电池中，电解质主要由液态电解质和固态电解质组成。
然而，典型的液态电解质在充电和放电过程中有很多问题，例如易燃、腐蚀性强、蒸发等，这些问题都限制了电解质的应用。
而纳米材料作为电解质中添加剂，可以增强电解质的稳定性和离子扩散速率，例如添加氧化铝纳米粒子能够有效增强电解质的化学稳定性和热稳定性；添加量子点能够实现高速的离子传输和高效的太阳能转换等效果。
最后，纳米材料还可以在电池装配、制备过程中发挥重要作用。
传统的锂离子电池需要采用液态电解质等技术，难以达到高能量密度和高化学稳定性的要求。
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纳米结构材料在锂离子电池中的应用进展(一)
锂离子电池是现代材料电化学学科的一个巨大的成功。
相关的科学与技术连篇累牍地见诸于先前的评论和专着中，有兴趣的读者可以从中得到更多的细节1]。
锂离子电池由锂离子插层负极材料（一般为石墨）、锂离子插层正极材料（一般为锂的氧化物如LiCoO2）及将两者分离开的锂离子传导电解液（如溶有锂盐LiPF6的碳酸乙二酯-碳酸二乙酯有机溶液）等材料构成。
虽然这类电池已被成功地商业化，但现有的电极和电解液材料已达到了性能的极限。
在消费电子，以及清洁能源存储和混合电动交通工具的使用中，新一代可充电锂电池的研制迫切需要材料技术的进一步突破。
其中已在开发中的一种途径是纳米材料在锂离子电池中的应用。
一、电极锂离子电池纳米电极存在一些潜在的优缺点。
优点：（i）更好地释放锂嵌入和脱嵌过程中的应力，提高循环寿命；（ii）可发生在块体材料中不可能出现的反应；（iii）更高的电极/电解液接触面积提高了充/放电速率；（iv）短的电子输运路径（允许在低电导或高功率下使用）；（v）短的锂离子传输路径（允许在低锂离子传导介质或高功率下使用）。
缺点：（i）高比表面积带来的不可预期的电极/电解液反应增加，导致自放电现象，差的循环性能及寿命；（ii）劣等的颗粒包装技术使其体积能量密度很低，除非开发出一种特殊的压缩工艺，否则会限制它的应用；（iii）电极合成过程可能会更加复杂。
认识了这些优缺点，人们已经加大在负极材料及最近展开的正极材料的研发力度。
二、负极储锂金属存在的问题储锂金属可部分重复地、在低电压（相对于锂）下进行储锂反应，它提供了比传统石墨大得多的比容量。
例如，锂硅合金，饱和状态下的分子式为Li4.4Si，理论上可以达到4200mAh/g 的比容量，而金属锂为3600mAh/g，石墨只有372mAh/g。
但是，锂的嵌入再加上相变会导致体积发生巨大的变化，产生的应力致使金属电极断裂破碎，电阻增大，存储电荷的能力骤降。
尽管在合金化反应中结构的变化是很正常的，但人们依然努力去降低这一效应以保持电极的完整性。
活泼/惰性纳米复合（active/inactivecomposite）概念该方法包含了两种材料的混合，一种与锂反应，另一种作为惰性的局域缓冲。
在这种复合材料中，活泼相纳米级金属团簇被包裹在惰性非晶相基体中，在嵌锂过程中很好地消除了产生的内应力，从而提高了合金化反应的可逆性。
将这一概念应用到不同的体系中，结果显示这些电极极大地提高了锂电池的循环性能。
1999年ouMao等2]发现机械合金化得到的Sn基复合材料Sn-Fe-C存在Sn2Fe 和SnFe3C两相，前一相中的Sn可以与Li发生反应因而被称为活泼相，而后一相却几乎不发生嵌锂反应因而被称为惰性相。
在两相的协调作用下，循环80次容量几无降低。
Si-C纳米复合材料亦有类似功能3,4]，2004年Novak,P等5]在日本召开的锂电池会议中宣布其Si-C 纳米复合材料电极循环100次后比容量仍高达1000mAh/g，因而受到了非常的注目。
纳米形貌特征对循环性能的贡献2005年３月份，AdvancedMaterials发表了对TiO2-B纳米管或纳米线的研究成果（B表示TiO2的类型而非硼元素）6]。
这种材料可由简单的水相合成途径大量合成，直径在40-60nm之间，长度可达数微米。
多晶TiO2-B纳米管是一种优秀的锂嵌入载体，插锂电位在1.5-1.6V，形成Li0.91TiO2-B（305mAh/g），具有优异的可逆循环容量（循环100次后容量几无降低）。
有意思的是，它的比容量要优于同种相的直径跟纳米线直径相仿的纳米粒子。
2003年Green,M等7]发现表面纳米柱磁电极因尺寸限制改变了颗粒的形变行为，减少了断裂的产生，同样显示了优异的可逆容量（循环50次后大部分柱状结构仍保持原样）。
人们研究发现纳米碳管的充放电容量可以超过石墨嵌锂化合物理论容量的一倍以上。
Z.H.Yang8]发现用化学气相沉积法制备的纳米碳管容量可达700mAh/g，Frackowia9]用Co/硅胶为催化剂在900℃下催化分解乙炔气体得到的纳米碳管的首次嵌锂容量达到952mAh/g。
但同时也发现与其它碳材料相比,纳米碳管作为负极材料不仅存在电位滞后,而且存在明显的双电层效应。
颗粒度的降低拓宽了人们对电极材料的选择范围纳米尺寸研究上的突破可能会迅速地改变人们对无机材料的化学/电化学反应原有的认识，原以为不满足传统锂插层标准而被否决的材料现在却值得重新思考了。
这来自于2003年Larcher,D等所做的关于宏观&纳
米级赤铁矿颗粒与锂的反应活性的对比实验10]。
纳米级赤铁矿颗粒（直径20nm）在可逆插锂过程中容量达0.6LiperFe2O3，而无相变发生；大颗粒赤铁矿（直径1-2um）当插锂容量达到0.03LiperFe2O3时便发生不可逆相变。
三、正极纳米正极材料使用中的稳定性问题仍待解决人们对正极材料的研究远不如纳米负极材料研究得透彻。
传统正极材料如LiCoO2，LiNiO2以及它们的固溶体纳米粒子的使用致使与电解液的反应大大增强，特别是在高温区，从而出现了在微米级别正极材料的使用中未尝遇到过的安全性问题，如Mn的溶解，Jahn-Teller效应，极化增大等。
为了解决这些问题，研究人员进行了大量的研究，其研究方向主要有：优化设计合成方法、掺杂、进行表面改性、优化电解液来改善LiMn2O4和电解液的相容性等。
郑雪萍等在今年的《稀有金属快报》上对LiMn2O4循环稳定性衰减的原因进行了分析并对当然的解决办法作了较好的综述11]。
调整电极材料形貌是增强电极容量的重要途径2000年Dong,W等12]报道的V2O5气溶胶（无规非晶高孔容材料）比多晶无孔的V2O5粉末具有更大的电活性容量。
这些气溶胶与电解液有很大的接触面积，可以支持高频工作，尽管由于过程中结构的改变或非常易发生反应的表面官能团导致循环性能成为一个问题。
插锂反应并不排斥相变的发生传统观点认为要保持锂电池快速可逆的电极反应，必须使用插层化合物作为电极，而且，插锂过程中不能发生相变，即插锂过程是连续的固溶过程。
然而，有越来越多的例子表明，尽管有相变的发生，锂的嵌入仍是很容易的，如LiCoO2和Li4Ti5O12，特别是最终两相有较强的结构相似性时（如，只有Li的排序不同）。
2001年Robertson,A.D.等13]发现具有α-NaFeO2结构的层状LiMnO2发生相变转变为立方尖晶石结构时具有很好的循环性能，有>99.9%的容量恢复。
该体系是靠开发出的具有纳米结构的微米级颗粒的相变来释放应力的。
尖晶石纳米畴在立方和四方结构之间来回转变，所产生的应力则由畴壁的滑移而释放。
纳米畴是在层状到尖晶石结构转变时形成。
后来人们发现这样的纳米结构可以通过研磨的方法来实现到尖晶石结构的相变，也同样得到了循环性能的增强14]。
此外，碳包裹纳米粒子的制备使所选择的材料不再需要好的电导性能，也不再需要高的锂扩散系数，从而进一步拓宽了电极材料的选择范围15]。
四、电解液锂离子电池的进展不仅需要电极性能的提高，也需要依靠电解液性能的增强。
固态聚合物电解质代表了电池所需性能的终极形式。
最理想的聚合物电解质是那些无溶剂薄膜形成的，如聚乙烯（乙烯氧化物），PEO和锂盐（LiX），如LiPF6或LiCF3SO3。
然而这些材料在室温下差的离子传导性使之无法实现那么高的期望。
1998年，Croce,F.等16]在Nature上宣告将纳米级无机填充物分散于无溶剂、聚醚基的电解质中，可以使其传导性增加数个量级。
电解质输运性能提高的原因可用Maier开发出的不同种类掺杂模型来解释。
可能与无机纳米粒子的表面状态跟聚合物链或锂盐阴离子之间发生的路易斯酸基交互作用有关。
事实上，人们也在开发其它可以达到高导率的聚合物电解质。
与这方面相关的有聚合物-盐纳米结构和离子液体的控制17]。
在30年里，人们一直相信聚合物电解质中的离子导电只可能发生在非晶相，于玻璃态转变温度Tg之上。
晶态的聚合物电解质被认为是绝缘的。
但是现在的研究发现并不是这样的。
按6：1比例复合的PEO5：LiXF6晶态复合体（X=P，As,Sb）显示出了离子导电性18,19]。
这说明在电解质中，就像前面提到的电极材料中一样，控制材料维度使之达到纳米级别会对其性能产生深远的影响。
最近又有报道发现如果用其它一价或二价阴离子部分取代XF6离子，可以使晶态聚合物电解质的离子电导率提高两个数量级20]。
五、商业应用现状22]正负极及电解液材料表1：市面上常见的正极材料种类LiCoO2LiNiO2LiMn204重量能量密度
﹝mAh/g﹞开发阶段135~145135~180110~120实用阶段120~130***110~120热稳定性稍微稳定较不稳定不稳定安全性复杂设计复杂设计简单蕴藏量稀少较多丰富价格高中低合成困难度合成容易合成较难合成困难电池性能佳尚可差工作电压﹝V﹞3.7~4.13.6~4.03.8~4.3。