鋰離子電池負極材料該如何選擇？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-10-20 12:21
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負極材料
1）采用層狀或隧道結構，便于鋰離子解塊；
2）鋰離子解塊過程中沒有結構變化，具有良好的充放電可逆性和循環(huán)壽命。
3）鋰離子應盡可能多地嵌入和分離，使電極具有較高的可逆容量。
4）氧化還原反應電位低，用正極材料使電池具有較高的輸出電壓。
5）第一次不可逆放電比容量??；
6）與電解液溶劑相容性好；
（7）資源豐富，價格低廉；
8）安全性好；
9）環(huán)境友好。
鋰離子電池負極材料種類繁多，根據(jù)化學成分可分為金屬負極材料（包括合金）、無機非金屬負極材料和金屬氧化物負極材料。
（1）金屬陽極材料：這些材料大多具有超高的鋰容量。研究的第一種陽極材料是鋰金屬。由于電池的安全問題和循環(huán)性能差，金屬鋰作為負極材料并沒有得到廣泛的應用。近年來，合金陽極材料得到了廣泛的研究，如錫基合金、鋁基合金、鎂基合金、銻基合金等，這是一個新的方向。
（2）無機非金屬負極材料：作為鋰離子電池負極的無機非金屬材料主要有碳材料、硅材料等非金屬復合材料。
（3）過渡金屬氧化物材料：這些材料通常具有結構穩(wěn)定、循環(huán)壽命長的優(yōu)點，如鋰過渡氧化物（鈦酸鋰等）、錫基復合氧化物等。
從目前市場來看，在大規(guī)模商業(yè)應用方面，陽極材料仍以碳材料為主，石墨和非石墨碳材料均有應用。在汽車和電動工具領域，鈦酸鋰作為負極材料有一定的應用，主要是具有非常優(yōu)異的循環(huán)壽命、安全性和倍率性能，但它會降低電池的能量密度，因此并不是市場的主流。除了索尼的錫合金產(chǎn)品外，其他類型的陽極材料大多仍以科研和工程開發(fā)為主，很少有面向市場的應用。
就未來發(fā)展趨勢而言，如果能有效解決循環(huán)性能問題，硅基材料很可能取代碳材料成為下一代鋰離子電池的主要負極材料。錫合金、硅合金等合金負極材料也是一個非常熱門的方向，將走向產(chǎn)業(yè)化。此外，具有高安全性和能量密度的氧化鐵可以替代鈦酸鋰（LTO），其在某些領域有著廣泛的應用，對長壽命和安全性有很高的要求。
