鋰離子電池對負(fù)極材料的要求

負(fù)極材料作為鋰離子電池的核心部件，在應(yīng)用時通常要滿足以下條件：

①嵌鋰電位低且平穩(wěn)，以保證較高的輸出電壓；

②允許較多的鋰離子可逆脫嵌，比容量較高；

③在充放電過程中結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，具有較長的循環(huán)壽命；

④較高的電子電導(dǎo)率、離子電導(dǎo)率和低的電荷轉(zhuǎn)移電阻，以保證較小的電壓極化和良好的倍率性能；

⑤能夠與電解液形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)膜，保證較高的庫侖效率；

⑥制備工藝簡單，易于產(chǎn)業(yè)化，價格便宜；

⑦環(huán)境友好，在材料的生產(chǎn)和實(shí)際使用過程中不會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染；

⑧資源豐富等。

鋰離子電池負(fù)極材料分類

作為鋰離子電池的四大關(guān)鍵材料之一，負(fù)極材料技術(shù)與市場均較為成熟。現(xiàn)階段負(fù)極材料研究的重要方向如下：石墨化碳材料、無定型碳材料、氮化物、硅基材料、錫基材料、新型合金和其他材料。

第一種是碳負(fù)極材料：目前已經(jīng)實(shí)際用于鋰離子電池的負(fù)極材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。

第二種是錫基負(fù)極材料：錫基負(fù)極材料可分為錫的氧化物和錫基復(fù)合氧化物兩種。氧化物是指各種價態(tài)金屬錫的氧化物。目前沒有商業(yè)化產(chǎn)品。

第三種是含鋰過渡金屬氮化物負(fù)極材料，目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。

第四種是合金類負(fù)極材料：包括錫基合金、硅基合金、鍺基合金、鋁基合金、銻基合金、鎂基合金和其它合金，目前也沒有商業(yè)化產(chǎn)品。

第五種是納米級負(fù)極材料：納米碳管、納米合金材料。

鋰離子電池負(fù)極材料的用途及發(fā)展

鋰離子電池負(fù)極材料的能量密度是影響鋰離子電池能量密度的重要因素之一，鋰離子電池的正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)、隔膜被稱為鋰離子電池的四個最核心材料。負(fù)極材料是鋰離子電池儲存鋰的主體，使鋰離子在充放電過程中嵌入與脫出。負(fù)極是電池放電時流出電子的一極，負(fù)極材料重要影響鋰離子電池的首次效率、循環(huán)性能等，負(fù)極材料的性能也直接影響鋰離子電池的性能，負(fù)極材料占鋰離子電池總成本5~15%左右。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前的鋰離子電池負(fù)極材料已經(jīng)從單一的人造石墨發(fā)展到了天然石墨、中間相碳微球、人造石墨為主，軟碳/硬碳、無定形碳、鈦酸鋰、硅碳合金等多種負(fù)極材料共存的局面。