关于锂电负极材料的种类分析以及不同材料的特点解析

现在的电池处处可见，那么你知道锂电负极材料有哪些吗?它们有什么特点?随着全球多样化的发展，我们的生活也在不断变化着，包括我们接触的各种各样的电子产品，那么你一定不知道这些产品的一些组成，比如锂电负极材料。

锂电池负极材料有克容量、倍率性能、循环寿命、首次效率、压实密度、膨胀、比表面积等多项性能指标，且难以兼顾，如大颗粒的压实密度好、克容量高，但倍率性能不好;小颗粒反之。负极制造商要通过优化生产工艺，提高材料的整体、综合性能。负极材料作为锂离子电池关键材料之一，在电芯成本中的占比为10%。新能源汽车及动力锂离子电池市场的持续高速上升，带动锂离子电池负极材料产量持续走高。

锂电池的主要负极材料为锡基材料，锂基材料，钛酸锂，碳纳米材料，石墨烯材料等。锂电池的负极材料的能量密度是影响锂电池的能量密度的主要因素之一。锂电池的正极材料，负极材料，电解质和隔板被称为锂电池的四芯材料。下面我们简要介绍各种负极材料的性能指标，优缺点和可能的改进方向。

碳纳米管是具有石墨化结构的碳材料。它具有出色的导电性。同时，由于其深度小，释放锂时的行程短，作为负极材料以高倍率充放电时极化作用较小，可以提高电池的高倍率充放电性能。但是，当将碳纳米管直接用作锂电池的负极材料时，将存在诸如不可逆容量高，电压滞后和放电平台不明显的问题。例如，Ng等通过简单的过滤制备了单壁碳纳米管，并将其直接用作负极材料。首次放电容量为1700mAh / g，可逆容量仅为400mAh / g。

石墨具有许多优良的性能，因此广泛用于冶金，机械，电气，化工，纺织，国防和其他工业部门，例如石墨模具，石墨电极，石墨耐火材料，石墨润滑材料，石墨密封材料等。我国是世界上石墨储量最丰富的国家，也是最大的生产国和出口国，在世界石墨工业中占有重要地位。根据国土资源部的统计，我国有结晶石墨储量3085万吨，基础储量5280万吨。隐晶石墨储量为1358万吨，基本储量为2371万吨。中国的石墨储量占世界的70%以上。

钛酸锂的许多优点决定了其出色的循环性能和高安全性。但是，其电导率不高，并且在大电流充电和放电期间其容量严重劣化。通常使用表面改性或掺杂来提高其导电性。例如，Xiao等。以Mg(NO3)2为镁源，通过固相法制备了Mg2 +掺杂的钛酸锂，表明掺杂Mg2 +不会破坏钛酸锂的尖晶石晶体结构，且掺杂后的材料具有较好的分散性。它的比容量在10C的放电速率下可以达到83.8mAh / g，是未掺杂材料的2.2倍，并且经过10次充放电循环后容量没有显着下降。交流阻抗测试表明，掺杂材料的电荷转移电阻显着降低。

硅的电压平台略高于石墨。这样做的优点是锂不太可能在充电过程中释放。在安全性能方面，它比石墨具有很大的优势。从硅的来源来看，硅是地壳中含量最丰富的元素之一，来源广泛且价格低廉。在充电和放电过程中，锂的硅脱嵌反应将伴随着较大的体积变化(> 300%)，从而导致材料结构的破坏和机械粉末化，从而导致电极材料与电极材料之间的分离。从而失去电力。接触导致容量迅速下降，循环性能下降。由于严重的体积效应，硅表面上的SEI膜处于动态破坏和重构过程，这将导致锂离子持续消耗，并进一步影响循环性能。

围绕着对锂离子动力电池的能量密度、安全性、倍率性、长寿命的提升的要求，对未来的负极材料的走向，也提出了很多要求，基于上面说到的几种材料，各有优异，其未来的走向，还是需市场和技术来综合衡量，切不可揠苗助长，亦不可坐井观天。

在研究设计过程中，一定会有这样或着那样的问题，这就需要我们的科研工作者在设计过程中不断总结经验，这样才能促进产品的不断革新。