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纳米材料在锂离子电池中的应用方法近年来，纳米材料在能源领域的研究和应用取得了显著的进展，尤其是在锂离子电池中的应用方面，纳米材料的独特性能和优势得到了广泛关注和研究。
纳米材料通过提高电池性能和稳定性，进一步拓宽了锂离子电池的应用领域。
本文将重点介绍纳米材料在锂离子电池中的应用方法，并探讨其优势和潜在问题。
首先，纳米材料在锂离子电池中的应用方法之一是作为电极材料。
常见的电极材料包括锂铁磷酸盐（LiFePO4）、钴酸锂（LiCoO2）和锰酸锂（LiMn2O4）等。
使用纳米材料作为电极材料可以提高电解液中离子的扩散速度和电极的可逆容量，从而提高电池的充放电效率和循环寿命。
例如，采用纳米颗粒制备的锂铁磷酸盐电极具有较大的比表面积和短离子扩散路径，提高了离子的迁移速率和锂离子电池的放电容量。
其次，纳米材料在锂离子电池中的应用方法之二是作为添加剂。
通过添加纳米材料到电解液中，可以改善电池的性能和稳定性。
例如，氧化石墨烯可以作为添加剂，提高锂离子电池的循环寿命和抗过充放电性能。
纳米二氧化钛可以作为添加剂，增加锂离子电池的充电速度和减小电池内阻。
此外，纳米材料还可以用于涂层材料，通过改善锂离子电池的界面性能和电子传导性能来提高电池的性能。
另外，纳米材料在锂离子电池中的应用方法之三是作为电解质添加剂。
锂离子电池的电解质主要包括有机电解质和无机电解质。
通过添加纳米材料到电解质中，可以提高电池的离子导电性能和抗氧化性能。
例如，锂离子电池中常用的添加剂之一是纳米氧化铝，在改善电池的稳定性和热稳定性方面具有良好效果。
此外，纳米材料还可以用于制备固态电解质，提高锂离子电池的安全性和循环寿命。
最后，纳米材料在锂离子电池中的应用方法之四是作为导电添加剂。
纳米材料具有较大的比表面积和较好的电导率，因此可以用于提高电池的电子传导性能和电池的输出功率。
例如，纳米碳管可以作为导电添加剂，提高电池的导电性能和电流输出能力。
纳米金属粉末也可以作为导电添加剂，提高电池的输出功率和能量密度。
纳米材料用于锂离子电池正极材料的研究锂离子电池被广泛应用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑等各种电子设备中，随着新能源汽车的兴起，它也成为了动力电池的重要组成部分。
锂离子电池的性能高度依赖于电极材料的性质。
因此，锂离子电池的有效性能可以通过设计和制备优良的电极材料来提高。
过去几十年里，锂离子电池的电极材料一直依赖于氧化物和磷酸盐这类传统材料。
然而，随着纳米材料的发展和研究，越来越多的研究者对纳米材料作为新型锂离子电池正极材料的应用进行了深入的研究。
纳米材料在锂离子电池的正极材料中具有诸多优点。
首先，由于纳米材料与其他材料相比表面积更大，因此它可以更有效地容纳更多的锂离子。
其次，纳米材料具有较高的化学活性，因此可以使得电极材料更好地合成和改变。
最后，纳米材料可以使锂离子电池的充放电速率更快，从而提高了电池的功率密度。
有各种不同类型的纳米材料可以用于锂离子电池正极材料的制备中。
其中最常用的纳米材料有具有高比表面积的二氧化钛、氧化钯、氧化铝和氧化钙等。
这种纳米材料可以通过液相或气相沉积、溶胶凝胶合成和高温焙烧等方法制备。
纳米材料的使用不仅仅可以提高锂离子电池的能量密度和功率密度，它还可以提供其他的性能改进。
例如，锂离子电池正极材料的安全性是一些人关心、担忧的问题，它可能会在充电或使用时发生巨大的爆炸。
由于纳米材料与其他非纳米材料相比表面积更大，它可以更有效地加强电极材料的电子传导性，从而增强它的弹性。
因此，它可以减少锂离子电池在充电或使用过程中可能发生的热量累积。
除此之外，纳米材料的使用还可以延长锂离子电池的寿命和提高循环稳定性。
例如，它可以通过减少电极材料中的微观结构而控制电极材料的受损程度，并且可以在充电过程中有效地恢复结构性。
纳米材料中含有的纳米颗粒也可以通过电极表面的多孔性来保护锂离子电池的正极。
因此，当锂离子电池放电时，Redox过程中的锂离子可以更有效地在锂离子电池中进行传输，从而使锂离子电池更加稳定。
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。
能源需求的增加以及绿色可持续发展的理念使得清洁可再生能源得到大力发展，其中，锂离子电池在为电子产品供电方面发挥了关键作用[1-3]。
为增加负极材料的储能效率，获得容量高、安全性能优异的电极材料，需要对负极材料进行创新性研究。
在负极材料中，合金型负极在与锂离子形成合金相时可以达到高能量容量和安全性好等效果，成为有前途的锂离子电池负极材料[4-6]。
在电极材料的研究中，纳米材料中的离子迁移过程与宏观电化学性能联系密切；材料在电化学过程中储存锂离子的能力决定电池的比容量；锂离子电池负极材料银纳米线的锂化机制刘海辉1，2，3，张欣欣1，2，3（1.天津工业大学材料科学与工程学院，天津300387；2.天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室，天津300387；3.天津工业大学先进纤维与储能技术重点实验室，天津300387）摘要：为了探究银纳米线在不同工作电压下的锂化机制，借助原位透射电子显微镜的高分辨技术和电子衍射技术，研究了在不同的工作电压条件下，银纳米线在锂化过程中的相变过程和形貌变化。
结果表明：金属银用于电池负极材料时，其工作电压对电极材料的活性有较大影响；银在低工作电压下的储锂量大，电极材料不易失效；当工作电压为-1V 时，Ag 纳米线在储存锂离子过程中会先变成LiAg 相，无明显体积形变；后续随着锂化时间增加，Li x Ag 合金中x >1时，纳米线粉碎化，生成Li 3Ag 、Li 9Ag 4相；当外加的电压为-2V 时，锂离子会快速在纳米线表面运输并与Ag 发生反应，导致纳米线破碎。
关键词：锂离子电池；负极材料；Ag 纳米线；锂化反应机制；原位透射电镜中图分类号：TBQ152；TM911.3文献标志码：A 文章编号：员远苑员原园圆源载（圆园24）园2原园园55原05收稿日期：2022-05-26基金项目：国家自然科学基金资助项目（52271011）。
通信作者：刘海辉（1984—），男，博士，讲师，主要研究方向为高性能纤维、新能源材料、热电转换材料。
锂离子电池电极材料锂离子电池是一种重要的储能设备，广泛应用于电动汽车、移动电子设备等领域。
而电极材料作为锂离子电池的核心部件，直接影响着电池的性能和循环寿命。
因此，选择合适的电极材料对于锂离子电池的性能至关重要。
目前，常见的锂离子电池电极材料主要包括锂钴氧化物、锂镍钴锰氧化物、石墨、石墨烯等。
其中，锂钴氧化物因其高比容量和较低的电化学稳定性，被广泛应用于电动汽车和大容量储能系统中。
而锂镍钴锰氧化物由于其较高的比容量和较好的循环寿命，逐渐成为锂离子电池的主流电极材料。
此外，石墨和石墨烯作为负极材料，具有良好的导电性和循环稳定性，被广泛应用于锂离子电池中。
在电极材料的选择上，除了考虑材料的比容量、循环寿命等基本性能外，还需要考虑材料的成本、可持续性等因素。
因此，未来的电极材料研究方向主要包括提高材料的比容量和循环寿命，降低材料的成本，以及开发可持续性的替代材料等方面。
除了电极材料本身的性能外，电极的结构和制备工艺也对电池性能有着重要影响。
目前，常见的电极结构包括片状电极、卷式电极等。
而电极的制备工艺主要包括混合、涂覆、烘干等步骤。
合理的电极结构设计和制备工艺能够提高电极的比表面积，改善电极的导电性和离子传输性能，从而提高电池的能量密度和循环寿命。
此外，电极材料的表面涂层技术也是提高电池性能的重要手段。
通过表面涂层技术，可以有效抑制电极材料的固相界面反应，提高电极材料的循环稳定性和安全性。
目前，常见的电极表面涂层材料包括氧化物、磷酸盐、碳纳米管等。
这些表面涂层材料能够有效提高电极材料的循环寿命和安全性，是未来电极材料研究的重要方向之一。
总的来说，锂离子电池电极材料是影响锂离子电池性能的关键因素之一。
未来，电极材料的研究方向主要包括提高材料的比容量和循环寿命，降低材料的成本，开发可持续性的替代材料，优化电极结构和制备工艺，以及发展表面涂层技术等方面。
通过不断的研究和创新，相信锂离子电池电极材料的性能将会得到进一步的提升，推动锂离子电池在能源储存领域的广泛应用。
储能电极材料储能电极材料是指在储能设备中用于储存和释放电能的关键组成部分。
储能电极材料的性能直接影响着储能设备的能量密度、效率、寿命和安全性。
随着储能技术的发展和应用的广泛，对储能电极材料的研究和开发变得越来越重要。
目前常用的储能电极材料主要包括锂离子电池材料、超级电容器材料和钠离子电池材料等。
1. 锂离子电池材料锂离子电池是目前应用最广泛的储能设备之一，其电极材料是锂离子电池性能的决定因素。
常用的正极材料有钴酸锂、锰酸锂、三元材料等，而负极材料主要有石墨、硅基材料、锂钛酸盐等。
这些材料具有高能量密度、长循环寿命和较高的放电平台电压等优点，但也存在容量衰减、安全性和成本等问题。
2. 超级电容器材料超级电容器是一种新兴的储能设备，其电极材料决定了其能量密度和功率密度。
常用的电极材料有活性炭、金属氧化物、碳纳米材料等。
这些材料具有高电导率、良好的循环稳定性和快速充放电能力等特点，但能量密度相对较低。
3. 钠离子电池材料钠离子电池是一种相对较新的储能设备，其电极材料与锂离子电池类似。
常用的正极材料有钠离子化合物、钠离子合金等，而负极材料主要有石墨、钛酸盐等。
钠离子电池具有较高的电荷传输速率和较低的成本，但目前其能量密度和循环寿命相对较低。
除了上述常用的储能电极材料外，还有许多新型电极材料正在被研发和应用。
例如，锂硫电池以其高理论能量密度和低成本成为研究热点，但其循环寿命和安全性仍然是亟待解决的问题。
钠空气电池以其高能量密度和低成本也备受关注，但其稳定性和循环寿命还需要进一步改进。
总结起来，储能电极材料的研究和开发是储能技术进步的关键。
随着对能源存储需求的不断增加，人们对储能电极材料的要求也越来越高。
未来，我们可以期待更多新型材料的出现，以提高储能设备的能量密度、安全性和循环寿命，推动储能技术的发展和应用。
纳米材料在储能方面的应用研究随着人们对于环保的认识不断提高，储能技术的发展已经成为了当今社会的重要议题之一。
随着纳米技术的发展，纳米材料在储能方面的应用也成为了一个备受关注的领域。
本文将探讨纳米材料在储能方面的应用研究，并分析其存在的优势和挑战。
一、纳米材料在储能方面的应用纳米材料可以有效地提高储能设备的性能和效率。
目前，常用的储能材料包括锂离子电池、超级电容器和燃料电池等。
纳米材料可以利用其独特的物理和化学特性来改进这些储能材料的结构和性能。
1. 锂离子电池锂离子电池是目前最为常用的储能设备之一。
纳米材料可以通过提高电极的比表面积和控制电极的微观结构来提高锂离子电池的能量密度和循环寿命。
例如，以二氧化钛纳米材料为基础的锂离子电池具有更高的能量密度和更短的充电时间。
此外，一些其他的纳米材料如石墨烯、二硫化钼等也被广泛地应用在锂离子电池的研究和开发中。
2. 超级电容器超级电容器是另一种重要的储能设备。
它们具有高能量密度、高功率密度和长寿命等特点。
使用纳米材料作为电极材料可以提高超级电容器的性能和循环寿命。
例如，纳米氧化钨材料的超级电容器具有更高的电容和更短的充电时间。
此外，石墨烯、碳纳米管等材料也被应用于超级电容器的研究和开发。
3. 燃料电池燃料电池是一种将化学能转化为电能的设备。
纳米材料可以通过改善电极催化剂的活性和稳定性来提高燃料电池的效率和寿命。
例如，铂纳米颗粒被广泛地应用于燃料电池的催化剂中。
此外，钯、铁和镍等纳米颗粒也被用于燃料电池的催化剂中。
二、纳米材料的优势在储能设备的应用中，纳米材料具有许多优势。
首先，纳米材料的比表面积较大，能够提高电极的容量和功率密度。
其次，纳米材料的大小通常为纳米级别，具有独特的物理和化学特性，如量子效应和表面等效现象，这些特性能够改进材料的催化活性和光电转换效率等。
此外，纳米材料的制备和性能研究也已经相对成熟，对于它们的应用也具有指导作用。
三、纳米材料存在的挑战在纳米材料的应用中，也存在着一些挑战和难点。
锂电池电极材料锂电池是一种常见的充电式电池，广泛应用于移动电子设备、电动汽车和储能系统等领域。
电池的性能和寿命与电极材料密切相关，而电极材料中的正极和负极材料又是其中的关键组成部分。
本文将对锂电池电极材料进行介绍和分析。
正极材料是锂电池中的正极活性材料，其主要功能是储存和释放锂离子。
常见的正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、三元材料（镍锰钴酸锂）等。
钴酸锂具有高能量密度和较高的工作电压，但成本较高且存在资源匮乏的问题；锰酸锂具有良好的循环寿命和安全性能，但能量密度较低；三元材料综合了镍、锰、钴的优点，具有较高的能量密度和循环寿命，但成本较高。
因此，正极材料的选择需要综合考虑能量密度、循环寿命、安全性和成本等因素。
负极材料是锂电池中的负极活性材料，其主要功能是吸收和释放锂离子。
常见的负极材料包括石墨、硅、碳纳米管等。
石墨具有良好的循环寿命和导电性能，但容量较低；硅具有高的理论比容量，但体积膨胀率大且循环稳定性差；碳纳米管具有优异的导电性能和化学稳定性，但成本较高。
因此，负极材料的选择同样需要综合考虑容量、循环寿命、稳定性和成本等因素。
除了正负极材料外，电解质和隔膜也是锂电池中至关重要的组成部分。
电解质是正负极之间传递锂离子的介质，其质量和稳定性直接影响着电池的性能和安全性。
隔膜则起到隔离正负极的作用，防止短路和电池过热。
因此，优秀的电解质和隔膜材料同样对电池的性能和安全性起着至关重要的作用。
总的来说，锂电池电极材料的选择和设计需要综合考虑能量密度、循环寿命、安全性和成本等多方面因素。
当前，人们正在不断探索新型的电极材料，如钠离子电池材料、固态电解质材料等，以提高电池的能量密度、循环寿命和安全性能。
随着材料科学和能源技术的不断发展，相信锂电池电极材料将会迎来新的突破和进步，为电池行业带来更多的创新和发展机遇。
锂离子电池纳米电极材料摘要：纳米材料因为其具有尺寸小、比表面积大等特点，在锂离子电池电极材料的研究中倍受人民关注。
使用纳米电极材料之后锂离子电池容量明显比传统的块体材料提高很多，然而纳米材料的使用也带来了相应的问题。
本文主要讨论纳米材料在锂离子电池电极材料上的应用，分析其优缺点和改进方法，并对未来锂离子电池电极材料做出了展望。
关键词：纳米材料，锂离子电池，1.锂离子电池原理和结构作电压与重量能量密度优于常用的镍镉电池(Ni/Cd)与Ni/MH电池，又无记忆效应及环保问题(锂离子电池的金属含量最低)，因此成为目前商业开发二次电池的主流；还以其薄形化及形状有高度的可塑性等特点，因此符合电子产品轻、薄、短、小的要求，所以备受各国科学家及电池业的重视，发展极快。
锂离子电池被人们称为“绿色环保能源”和“跨世纪的能源革命”。
锂离子电池是照相机、电子手表、计算器、各种具有储存功能的电子器件或装置的理想电源。
其结构如下图所示：图1. 锂离子电池的结构锂离子电池由正负电极、电解质、隔膜和外部控制电路组成。
所以研究锂离子电池材料包括：电极材料、电解质材料和隔膜材料。
锂离子电池工作原理如下[1]：图2. 锂离子电池工作原理正极反应：LiCoO2→CoO2+Li++e负极反应：Li++e+C6→LiC6电池反应：LiCoO2+C6→CoO2+ LiC6放电时：锂离子由负极中脱嵌，通过电解质和隔膜，重新嵌入到正极中。
充电时：锂离子从正极中脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到负极中。
2.纳米电极材料的优缺点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。
3.1锂离子电池的负极材料锂离子电池负极材料是锂离子的主要宿主，其要求如下：（1）锂贮存量高。
（2）锂在碳中的嵌入脱嵌反应快，即锂离子在固相的扩散系数大，在电极－电解液界面的移动阻抗小。
（3）锂离子在电极材料中的存在状态稳定。
（4）在电池的充放电循环中，碳负极材料体积变化小。
（5）电子导电性高。
（6）碳材料在电解液中不溶解。
负极材料的选择对电池的性能也有很大的影响。
而最常用的是石墨电极，因为石墨导电性好。
结晶度较高，具有良好的层状结构。
适合锂的嵌入\脱出。
而且它的插锂电位低且平坦，可为锂离子电池提供高的平稳的工作电压。
大致为：0.00——0.20V之间（vs Li＋/Li）负极材料的种类包括：碳石墨材料（石墨，碳纤维，碳素，裂解等）、金属合金、金属氧化物（锡、铁、锰、镍、钴等过渡金属氧化物）、含锂金属氮化物和复合材料等。
碳负极材料嵌锂容量高，其锂论容量为372mAh/g。
嵌锂电位低且平坦，为锂离子电池提供高而平稳的工作电压。
容量受溶剂的影响程度较大，与有机溶剂的相容能力差。
与锂电位相近，容易在使用过程中石墨层之间形成金属锂枝晶。
目前用石墨作炭负极的生产制造商主要有Panasonic（松下），Sanyo（三洋），Varta （瓦尔塔）等公司。
而碳材料又包括下面分类。
软碳：软碳主要有石油焦、针状焦、碳纤维、碳微球等。
其中，普通石油焦的比容量较低，约为160mAh/g，循环性能较差。
硬碳中主要有树脂碳(如酚醛树脂、环氧树脂、聚糠醇PFA—C等)，有机聚台物热解碳(PVA、PVC、PVDF、PAN等)以及碳黑(如乙炔黑)等。
石墨：与普通碳材料相比，石墨的导电性和结晶性更好，因而得到最广泛的应用。
石墨又分为人工石墨，天然石墨和改性石墨。
目前学术界研究热门的碳纳米管在锂离子电池负极材料上也有研究，如下图所示：——D.A.C. Brownson et al. / Journal of Power Sources196 (2011) 4873–4885和普通碳材料相比，碳纳米管有导电性好，具有多孔结构能够给锂离子提供更多的储存空间。
因此碳纳米管具有远高于普通碳负极材料的理论容量，超过1000mAh/g。
然而正是因为碳纳米管的多孔结构，使得碳纳米管负极材料容易受到电池电解液的侵蚀而遭到破坏。
为了解决这个矛盾，D.A.C. Brownson等[2]，使用浓硫酸和硝酸对碳纳米管进行了表面修饰，提高了锂离子电池的循环性能。
过渡金属氧化物作为锂离子电池负极材料，因为其特殊的反应机理（不同于石墨等的嵌入和脱出）引起了广泛的关注。
6C + LiCoO2→Li1-x CoO2 + Li x C6 (1.)M x O y+ 2yLi ↔xM + yLi2O (2.) 然而充放电过程中，金属氧化物团聚（粉化）引起较大的体积变化，造成较大的不可逆容量损失，仍然是限制其在更高要求应用（EV、UPS等）的障碍。
目前正在研究的过渡金属氧化物种类有Fe，Ni，Co，Mn，Sn，Cu，Ti等[3]，和传统石墨材料相比，具有非常高的理论容量。
如：锡的氧化物包括氧化亚锡、氧化锡及其混合物都具有一定的可逆储锂能力,可达500mAh/g以上, 但首次不可逆容量大,循环衰减快。
通过改进制备工艺条件以及通过向锡的氧化物中掺入B、P、Al及金属元素的方法可使不可逆容量和循环性能得到改善,但仍有待进一步改进和提高。
铁的氧化物包括α-Fe2O3、Fe3O4具有~1000mAh/g的理论容量。
Yong Wang等[4]，使用含PVP的SnCl4和尿素溶液分解得到了分散性较好的SnO2纳米颗粒，颗粒的直径在4-6nm之间。
用同样的方法，在尿素分解之前加入人工改性石墨，制备了纳米颗粒和石墨的复合材料。
PVP常作为分散剂，用于制备金属（Pt、Au、Ni、Co等）纳米颗粒。
在纳米颗粒制备的过程中，PVP有效的分散了SnO2颗粒，减弱了颗粒之间的相互作用，从而使制备的样品颗粒更加分散。
SnO2复合材料和分散的纳米颗粒材料相比，循环性能得到了很大的提高，这归因于人工改性石墨对电极材料的保护作用。
Jun Song Chen等[5]，使用两步水热合成法得到了碳包覆SnO2纳米颗粒。
首先用Sn盐水解得到前驱体，然后SnO2前驱体与葡萄糖溶液混合水热分解得到碳包覆SnO2纳米颗粒。
葡萄糖裂解碳有两个作用，一是作为SnO2纳米颗粒的保护层，抑制其在充放电过程中的体积变化，二是提高电极材料的导电性。
裂解碳在样品中的质量分数为8%时，样品经过100次循环，其容量依然能够达到631mAh·g-1，高于传统的SnO2颗粒和石墨材料。
Jun Chen等[6]，用阳极氧化铝薄膜模版，硝酸铁导入阳极氧化铝薄膜模版，然后在70℃下干燥2小时，然后在400℃下煅烧5小时，最后使用烧碱去除氧化铝模版，得到了α-Fe2O3纳米管。
右图为样品的SEM图，α-Fe2O3纳米管直径约为200nm。
在100mA·g-1的放电倍率下，样品在第1、10、100次循环后比容量分别为：1415mAh·g-1、1115mAh·g-1、890mAh·g-1。
这样的比容量是目前为此，所有过渡金属氧化物负极材料中最好的，远远超过石墨材料的372mAh·g-1。
α-Fe2O3是稳定的铁氧化物，具有八面体结构。
锂电研究制备的纳米材料形状包括纳米晶，纳米管，纳米纺锤体，纳米核壳结构以及其他分层结构等，传统的合成方法有水热法和其他氧化方法，而二维结构的纳米片很少被制备出。
JunSong Chen等[7]，使用至上而下的方法，使用不同的酸腐蚀得到了色子状、片状和西瓜状等结构α-Fe2O3纳米材料。
如右图所示，磷酸沿着（001）晶面轴从两个方向同时腐蚀，可以通过调节腐蚀时间来控制样品的形貌，图中abc是为未经腐蚀的α-Fe2OSEM图，经过一定时间的腐蚀，样品变成直径约为100nm的薄片状。
薄片状的α-Fe2O样品，经过100次循环后，容量保持在以上662mAh·g-1。
复合负极材料一般高的比容量，典型的如Si、Sn、Al、In、Zn、Ge等，其中金属锡的理论比容量为990mAh/g，硅为4200mAh/g，远高于碳石墨的372 mAh/g。
但锂反复的嵌入脱出导致合金类电极在充放电过程中体积变化较大,逐渐粉化失效，因而循环性能很差。
单种材料总是不能满足高容量和良好的循环性能。
比如金属氧化物具有很高的容量，然而其导电性差，以至于充放电过程能量损失大；而石墨材料导电性好，理论容量较低。
如果将两种材料复合，可以提高综合电化学性能。
常见的复合有掺入金属，与石墨、硅、碳纳米管等复合。
Xiuyun Zhao等[8]，用溶胶凝胶法，制备了果冻布丁状的Fe3O4/Fe/Carbon复合材料，具有优异的电化学性能，经过50充放电循环之后，容量仍然保持在600mAh/g以上。
Alok Kumar Rai等[9]，用共沉淀法制备了TiP2O7/Li2.6Co0.4N复合材料，以减少单一材料在使用中的容量损失，保持更好的循环性能。
制备的复合材料首次容量为652.57 mAh/g，经过20次循环之后容量为647.54 mAh/g，库仑效率达到98%。
2.2锂离子电池正极材料锂离子电池正极材料的要求：（1）相对锂的电极电位高，材料组成不随电位变化，粒子导电率和电子导电率高，有利于降低电池内阻.（2）锂离子嵌入脱嵌可逆性好，伴随反应的体积变化小，锂离子扩散速度快，以便获得良好的循环特性和大电流特性。
（3）与有机电解质和粘结剂接触性能好，热稳性好，有利于延长电池寿命和提高安全性能。
锂离子电池能有较高的电压，也和它的正极材料有很大关系。
因为锂离子电池负极常用相对于锂0—1V 的碳负极，因此要获得3V 以上的电压，必须使用4V 级（vsLi+/Li）正极材料，而通过嵌入过程中吉布斯自由能变化的计算可知，正极电位与晶格能、离子化能、离子的溶剂化能有关.其中晶格能影响较大，因此，电池电压主要由正极结晶结构决定。
而尖晶石结构和层状结构的化合物一般电位较高，故常用作正极材料。
常见的尖晶石结构如：LiMn2O4，层状结构有：LiCoO2。
正极材料面临的挑战在于扩充容量和适应快速充放电[10]。
基于α-NaFeO2尖晶石结构的过渡金属氧化物显示了很好的前景，然而在成本控制和使用寿命（循环性能）上仍需改善。
