鋰電池三元負極材料的種類主要有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-11-04 18:13
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1、鈦酸鋰負極材料：鈦酸鋰作為“零張力”材料，使鋰電池壽命大大延長，充放電循環(huán)可達數(shù)千次以上。例如傳統(tǒng)的太陽能路燈用于儲電的鋰電池每兩年就要更換一次，而用鈦酸鋰負極材料制成的鋰電池使用壽命可達15年。
但是鈦酸鋰相對于比容量只有天然石墨等常規(guī)材料的一半，即單個電池為了達到相同的容量要比常規(guī)負極材料多使用一倍質(zhì)量的負極材料。這會增大電池的質(zhì)量和體積，在當前電池輕量化的背景下，鈦酸鋰的推廣有一定局限性。
2、天然石墨負極材料：天然石墨導電性好，結(jié)晶度好，具有良好的層狀結(jié)構(gòu)，更適合Li+的嵌入和脫出，并且其礦藏資源豐富、價格低廉，因此成為當前鋰電池主要的負極材料。
3、人造石墨負極材料：人造石墨種類繁多，生產(chǎn)工藝千差萬別。廣義上，一切通過有機物炭化再經(jīng)石墨化高溫處理后得到的石墨材料均可統(tǒng)稱為人造石墨，如炭(石墨)纖維、熱解炭(石墨)、泡沫石墨等。
而狹義上的人造石墨通常是指以雜質(zhì)含量較低的炭質(zhì)原料(石油焦、瀝青焦等)為骨料、煤瀝青等為粘結(jié)劑，經(jīng)過配料、混捏、成型、炭化(工業(yè)上稱為焙燒)和石墨化等工序制得的塊狀固體材料。其結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)與天然石墨相近，但在動力鋰電池負極材料的使用中，人造石墨的規(guī)整度更好，相對儲存鋰離子的量更多，且循環(huán)性能優(yōu)良，只是造價高。
4、硅基負極材料：硅在常溫下可與鋰合金化，生成Li15Si4相，理論比容量高達3572mAh/g，遠高于商業(yè)化石墨理論比容量(372mAh/g)，在地殼元素中儲量豐富(26.4%，第2位)，成本低、環(huán)境友好，因而硅負極材料一直備受科研人員關(guān)注，是*潛力的下一代鋰離子電池負極材料之一。
然而，硅在充放電過程中存在嚴重的體積膨脹(約300%)，巨大的體積效應及較低的電導率限制了硅負極技術(shù)的商業(yè)化應用。為克服這些缺陷，研究者進行了大量的嘗試，采用硅碳復合化技術(shù)，利用“緩沖骨架”補償材料膨脹。目前主要的技術(shù)路徑分為包裹結(jié)構(gòu)和嵌釘扎型兩種。
負極材料價格走勢
近年來由于新能源汽車的快速發(fā)展，對動力鋰電池需求飛速提升，全球動力電池在鋰電池產(chǎn)量中的占比由2014年的14%快速提升到2015年的28%；而中國動力電池在鋰電池產(chǎn)量中的占比也由2014年的19%快速提升到2015年的36%。
鋰電池產(chǎn)業(yè)可以分為上游的礦產(chǎn)資源、中游的原材料、產(chǎn)品制造與組裝、下游的應用三大范疇。在產(chǎn)業(yè)鏈的環(huán)節(jié)中，鋰電池隔膜制造環(huán)節(jié)的毛利率是最高的。負極材料技術(shù)是最成熟的，兵中石墨系負極材料仍是主流。
