鋰電池新型負極材料主要有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-09-25 06:23
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鋰電池負極材料的主要種類有天然石墨(59%)，人造石墨(30%)，中間相炭微球(8%)及其他類型(3%)。石墨類負極材料仍然占據(jù)鋰電負極材料的主流地位，但近年新型負極材料(如鈦酸鋰等、石墨烯)等的研發(fā)與應(yīng)用也開始受到業(yè)內(nèi)關(guān)注。
①鈦酸鋰
尖晶石型鈦酸鋰被作為一種備受關(guān)注的負極材料，因具有如下優(yōu)點：
1）鈦酸鋰在脫嵌鋰前后幾乎“零應(yīng)變；
2）嵌鋰電位較高（1.55V），避免“鋰枝晶”產(chǎn)生，安全性較高；
3）具有很平坦的電壓平臺；
4）化學(xué)擴散系數(shù)和庫倫效率高。
鈦酸鋰的諸多優(yōu)點決定了其具有優(yōu)異的循環(huán)性能和較高的安全性，然而，其導(dǎo)電性不高、大電流充放電時容量衰減嚴重，通常采用表面改性或摻雜來提高其電導(dǎo)率。
②硅基材料
硅作為鋰電池理想的負極材料，具有如下優(yōu)點：硅可與鋰形成Li4.4Si合金，理論儲鋰比容量高達4200mAh/g（超過石墨比容量的10倍）；硅的嵌鋰電位（0.5V）略高于石墨，在充電時難以形成“鋰枝晶”；硅與電解液反應(yīng)活性低，不會發(fā)生有機溶劑的共嵌入現(xiàn)象。
③碳納米管
碳納米管是一種石墨化結(jié)構(gòu)的碳材料，自身具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，同時由于其脫嵌鋰時深度小、行程短，作為負極材料在大倍率充放電時極化作用較小，可提高鋰電池的大倍率充放電性能。然而，碳納米管直接作為鋰離子電池負極材料時，會存在不可逆容量高、電壓滯后及放電平臺不明顯等問題。
碳納米材料（碳納米管和石墨烯）具有比表面積、高的導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點，在新型鋰電池中具有潛在的應(yīng)用。
④軟碳
軟碳，在高溫條件(>2500℃)下處理可以石墨化結(jié)構(gòu)的無定形碳。軟碳材料的突出優(yōu)點是可逆比容量高，一般大于300mAh/g，與有機溶劑相容性較好，因此鋰電池的循環(huán)穩(wěn)定性好，較適合大電流密度的鋰電池充放電。軟碳是指在2500℃以上的高溫下能石墨化的無定型碳。
