1碳負(fù)極材料：此種類型的材料無(wú)論是能量密度、循環(huán)能力，還是成本投入等方面，其都處于表現(xiàn)均衡的負(fù)極材料，同時(shí)也是促進(jìn)鋰離子電池誕生的主要材料，碳材料可以被劃分為兩大類別，即石墨化碳材料以及硬碳。其中，前者主要包括人造石墨以及天然石墨。人造石墨的形成過(guò)程為：在2500℃以上的溫度中，將軟碳材料進(jìn)行石墨化處理之后得到，MCMB屬于人造石墨中比較常用的一種，其結(jié)構(gòu)為球形，表面質(zhì)地較為光滑，直徑大約為5-40μm。由于受其表面光滑程度影響，使電極表面以及電解液之間發(fā)生反應(yīng)的幾率降低，進(jìn)而降低了不可逆容量。同時(shí)，球形結(jié)構(gòu)能夠方便鋰離子在任何方向進(jìn)行嵌入和脫出活動(dòng)，對(duì)保障結(jié)構(gòu)穩(wěn)定具有較大的促進(jìn)作用。天然石墨也具有諸多優(yōu)勢(shì)，其結(jié)晶度較高、可嵌入的位置較多，并且價(jià)格較低，是較為理想的鋰離子電池材料。但其也存在一定的弊端，例如在與電解液反應(yīng)時(shí)，相容性較差，在進(jìn)行粉碎時(shí)表面存在諸多缺陷等，這都將對(duì)其充電或放電的性能產(chǎn)生較大的不利影響。

 

此外，硬碳的形成過(guò)程為：在2500℃的狀態(tài)下，難以實(shí)施石墨化的碳材料，其主要為高分子化合物的熱解碳，通過(guò)高倍顯微鏡能夠看出，其是由許多納米小球堆積而成，整體呈現(xiàn)出花團(tuán)簇狀，具體如圖1所示。在其表面具有大量納米孔的無(wú)定形區(qū)域，在容量方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)石墨的標(biāo)準(zhǔn)容量，進(jìn)而對(duì)循環(huán)能力產(chǎn)生較大的不利影響。

 

2硅負(fù)極材料：由于硅物質(zhì)的儲(chǔ)存量較為豐富，且價(jià)格較為低廉，因此將其作為新型負(fù)極材料應(yīng)用到鋰離子電池中十分理想。但是，由于硅屬于半導(dǎo)體，電導(dǎo)率較差，并且在嵌入的過(guò)程中將會(huì)使體積膨脹成以往的數(shù)倍，最高膨脹度能夠達(dá)到370%，這將導(dǎo)致活性硅粉化和脫落，難以與電子進(jìn)行充分的接觸，進(jìn)而使得容量迅速縮減。要想使硅在鋰離子電池材料中得到良好的應(yīng)用，使其在充電或者放電的過(guò)程中，能夠?qū)ζ潴w積進(jìn)行有效的控制，進(jìn)而使其容量和循環(huán)能力得到極大的保障，可以采用以下幾種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，第一，使用納米尺寸的硅。第二，將硅與非活性基體、活性基體、粘接劑相結(jié)合。第三，利用硅薄膜，其已經(jīng)被視為是下一代最為適用的商用負(fù)極材料。

 

3 鋰離子電池正極材料

 

鈷酸鋰作為正極材料，被應(yīng)用的時(shí)間最早，并且直至目前仍然屬于消費(fèi)電子產(chǎn)品中居于主流的正極材料。鈷酸鋰與其他正極材料相比較能夠看出，其工作過(guò)程中電壓較高，充電或者放電時(shí)電壓運(yùn)行較為平穩(wěn)，能夠符合大電流的要求，具有較強(qiáng)的循環(huán)性能，電導(dǎo)效率較高，材料以及電池等工藝較為穩(wěn)定。但是其也存在許多缺點(diǎn)，例如資源較為短缺，價(jià)格較貴，鈷含有毒性，使用時(shí)具有一定的危險(xiǎn)，并且會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響。尤其是其安全性不能得到切實(shí)的保障，這將成為制約其廣泛發(fā)展的重要因素。在對(duì)其進(jìn)行的研究中，以Al3+、Mg2+、Ni2+等金屬陽(yáng)離子摻雜最為廣泛，隨著科研的不斷推進(jìn)，目前采用Al3+與Mg2+等金屬陽(yáng)離子摻雜形式更是已開始投入使用。在鈷酸鋰的制備方面，主要包括兩種方法，即固相合成法以及液相合成法。在工業(yè)中普遍使用的是高溫固相合成法，它主要利用鋰鹽，例如Li2CO3或LiOH等，與鈷鹽如CoCO3等，按照1:1的比例進(jìn)行融合，并且在600℃至900℃高溫的狀態(tài)下進(jìn)行煅燒而形成。目前市場(chǎng)中對(duì)鈷酸鋰材料的應(yīng)用主要為二次電池市場(chǎng)當(dāng)中，并且也成為小型高密度鋰離子電池材料的最佳選擇。