鋰離子電池負極材料

鋰電池主要負極材料有錫基材料、鋰基材料、鈦酸鋰、碳納米材料、石墨烯材料等。鋰電池負極材料的能量密度是影響鋰電池能量密度的主要因素之一。

1、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，可提高電池的大倍率充放電性能。

然而，碳納米管直接作為鋰電池負極材料時，會存在不可逆容量高、電壓滯后及放電平臺不明顯等問題。如Ng等采用簡單的過濾制備了單壁碳納米管，將其直接作為負極材料，其首次放電容量為1700mAh/g，可逆容量僅為400mAh/g。

2、石墨烯

2004年英國Manchester大學研究者首次發(fā)現(xiàn)石墨烯材料，并獲得諾貝爾獎。石墨烯是一種由碳六元環(huán)形成的新型碳材料，具有很多優(yōu)異的性能，如大比表面、高導熱系數(shù)、高電子導電性和良好的機械性能，被作為鋰離子電池材料而備受關(guān)注。

3、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)化學擴散系數(shù)和庫倫效率高。

4、硅基材料

硅作為鋰離子電池理想的負極材料，具有如下優(yōu)點：

1)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)；

2)硅的嵌鋰電位(0.5V)略高于石墨，在充電時難以形成“鋰枝晶”；

3)硅與電解液反應活性低，不會發(fā)生有機溶劑的共嵌入現(xiàn)象。