常見(jiàn)的鋰離子電池負極材料有哪些?

　　負極材料是鋰離子電池的重要原材料之一，對于鋰離子電池的能量密度、循環(huán)性能、充放電倍率以及低溫放電性能具有較大影響。負極材料在鋰離子電池成本中占比15%。鋰電池負極材料主要分為碳材料和非碳材料，下面介紹下幾類(lèi)主要材料的特性。

　　1、天然石墨

　　天然石墨一般采用天然鱗片石墨為原料，經(jīng)過(guò)改性處理制成球形天然石墨使用。天然石墨雖然應用廣泛，但存在幾個(gè)缺點(diǎn)：

　?、俦砻嫒毕荻?，首次效率較低

　?、谔烊皇哂袕娏业母黜棶愋?，鋰離子僅能從端面嵌入，倍率性能差一些

　　2、人造石墨

　　人造石墨一般采用致密的石油膠或真狀膠作為前驅體制成，避免了天然石墨的表面缺陷，但仍存在因晶體各項異性導致倍率性能差、低溫性能差、充電易吸離等問(wèn)題。石墨化中間相炭微球的優(yōu)點(diǎn)是本身具有球狀結構，堆積密度大，具有層狀分子平行排列結構，有利于鋰離子的嵌入和拖欠，比表面積小，減少充電時(shí)電解液在其表面生成 SEI 膜等負反應引起的不可逆容量損失，提高首次庫輪效率。缺點(diǎn)是電極電位過(guò)低，大電流充放電易形成鋰枝晶，沉積在電極表面，刺破隔膜，造成電池短路，引起安全問(wèn)題。

　　3、軟碳

　　軟碳又稱(chēng)為易石墨化碳材料。軟碳首次充放電時(shí)不可逆容量較高，輸出電壓較低，無(wú)明顯的充放電平臺，因此一般不獨立作為負極材料使用，通常作為負級材料包覆物或者組分使用。

　　4、硬碳

　　硬碳，又稱(chēng)難石墨化碳材料，硬碳具有極好的充放電性能，正成為負極材料新的研究熱點(diǎn)。但是硬碳首次不可逆容量很高，電壓平臺之后壓實(shí)密度低，容易產(chǎn)氣，也是其不可忽視的缺點(diǎn)。

　　5、鈦酸鋰

　　鈦酸鋰材料充放電時(shí)鋰離子的嵌入脫出對其晶型結構幾乎不產(chǎn)生影響，避免了充放電過(guò)程中材料伸縮導致的結構變化，從而具有極高的電化學(xué)穩定性和循環(huán)壽命。鈦酸鋰首次效率高，低溫充電性能優(yōu)異，可零下 40 攝氏度充電，但是因為克容量低，電壓平臺低，導致電池比能量低。

　　6、硅基負極材料

　　優(yōu)勢：硅在自然界儲量豐富，成本相對較低，對環(huán)境友好

　　不足：脫嵌鋰過(guò)程中體積變化引起的電極粉化、剝落等問(wèn)題，導致電池性能急劇下降，循環(huán)穩定性差，形成的 SEI 膜不穩定，容易脫落，造成庫侖效率較低。

　　7、錫基材料

　　錫基材料由于其在嵌脫里時(shí)發(fā)生相變和合金反應，產(chǎn)生巨大的體積膨脹效應，材料粉碎結構受到破壞，容量急劇衰退，其循環(huán)性能差，因而其倍率性能也比較差。

　　8、合金材料

　　合金材料具有較高的比容量和能量密度，可以實(shí)現更高的電池能量?jì)Υ?。合金材料在充放電過(guò)程中可以通過(guò)合金化反應機制儲鈉，但存在一定的結構和穩定性問(wèn)題。目前，研究人員正在尋找解決合金材料結構和穩定性問(wèn)題的方法，以實(shí)現其在電池中的大規模應用。

　　以上就是常見(jiàn)的鋰離子電池負極材料有哪些的介紹,鋰離子電池負極材料的研究和應用發(fā)展迅速，碳負極材料特別是石墨材料仍將是負極材料的首選和主流。同時(shí)，非碳負極材料如硅基材料、合金材料和錫基材料等具有較高的比容量和能量密度，是下一代鋰離子電池負極材料的研究熱點(diǎn)。未來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步和研究的深入，鋰離子電池負極材料將呈現出多樣化和高性能化的特點(diǎn)。