鋰電池優(yōu)點(diǎn)如下：能量密度大，可達(dá)120～260Wh/kg;工作電壓高，3.6～3.7V;自放電率低，年自放電低于10%;無記憶效應(yīng)，可以隨時(shí)充、放電;使用壽命長，超過1 000次，可達(dá)2 000次;綠色環(huán)保，不含鎘、鉛、汞等重金屬。

二、負(fù)極材料

鋰電池負(fù)極材料目前處于鋰離子電池產(chǎn)業(yè)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。按鋰離子電池成本比例，負(fù)極材料占比鋰電池總成本的25%～28%。相對于鋰電池正極材料，負(fù)極材料的研究方興未艾。較為理想的負(fù)極材料最少要具備以下7點(diǎn)條件：化學(xué)電位較低，與正極材料形成較大的電勢差，從而得到高功率電池;應(yīng)具備較高的循環(huán)比容量;在負(fù)極材料中Li+應(yīng)該容易嵌入和脫出，具有較高的庫倫效率，以至于在Li+脫嵌過程中可以有較穩(wěn)定的充放電電壓;有良好的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率;有良好的穩(wěn)定性，對電解質(zhì)有一定的兼容性;對于材料的來源應(yīng)該資源豐富，價(jià)格低廉，制造工藝簡單;安全、綠色無污染。

符合以上各個(gè)條件的負(fù)極材料目前基本不存在，因此研究能量密度高，安全性能好，價(jià)格便宜，材料易得的新型負(fù)極材料成為當(dāng)務(wù)之急，這也是現(xiàn)階段鋰電池研究領(lǐng)域的熱門課題?，F(xiàn)階段，鋰離子電池負(fù)極材料主要有碳材料、過渡金屬的氧化物、合金材料、硅材料及其他含硅材料，含鋰的過渡金屬的氮化物以及鈦酸鋰材料。各種材料的比容量和性質(zhì)又各不相同，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 不同負(fù)極材料的密度、容量、體積變化、對鋰電位數(shù)據(jù)

探索和改進(jìn)，技術(shù)較為成熟。按照材料的組分，通常可以將鋰電池負(fù)極材料分為2大類：碳材料和非碳質(zhì)材料。碳材料負(fù)極進(jìn)一步分類為天然石墨負(fù)極、人造石墨負(fù)極、中間相碳微球(MCMB)、軟炭(如焦炭)負(fù)極、硬炭負(fù)極、碳納米管、石墨烯、碳纖維等;其他非碳負(fù)極材料主要分為硅基及其復(fù)合材料、氮化物負(fù)極、錫基材料、鈦酸鋰、合金材料等。

1. 碳材料

碳材料負(fù)極是一個(gè)總稱，一般可分為5大類：石墨、硬炭、軟炭、碳納米管和石墨烯。石墨又可分為人造石墨、天然石墨、中間相炭微球。更詳細(xì)分類如下圖2顯示，主要石墨負(fù)極材料的性能指標(biāo)對比如表2所示。