鋰離子電池負(fù)極材料簡(jiǎn)介
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-08-02 15:03
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相對(duì)而言，針對(duì)鋰離子電池負(fù)極材料的研究，沒有正極材料那么多，但是負(fù)極材料對(duì)鋰離子電池性能的提高仍起著至關(guān)重要的作用，鋰離子電池負(fù)極材料的選擇應(yīng)主要考慮以下幾個(gè)條件：
1) 應(yīng)為層狀或隧道結(jié)構(gòu)，以利于鋰離子的脫嵌；
2) 在鋰離子脫嵌時(shí)無結(jié)構(gòu)上的變化，具有良好的充放電可逆性和循環(huán)壽命；
3) 鋰離子在其中應(yīng)盡可能多的嵌入和脫出，以使電極具有較高的可逆容量；
4) 氧化還原反應(yīng)的電位要低，與正極材料配合，使電池具有較高的輸出電壓；
5) 首次不可逆放電比容量較?。?/div>
6) 與電解質(zhì)溶劑相容性好；
7) 資源豐富、價(jià)格低廉；
8) 安全性好；
9) 環(huán)境友好。
鋰離子電池負(fù)極材料的種類繁多，根據(jù)化學(xué)組成可以分為金屬類負(fù)極材料(包括合金)、無機(jī)非金屬類負(fù)極材料及金屬氧化物類負(fù)極材料。
(1)金屬類負(fù)極材料：這類材料多具有超高的嵌鋰容量。最早研究的負(fù)極材料是金屬鋰。由于電池的安全問題和循環(huán)性能不佳，金屬鋰作為負(fù)極材料并未得到廣泛應(yīng)用。近年來，合金類負(fù)極材料得到了比較廣泛的研究，如錫基合金，鋁基合金、鎂基合金、銻基合等，是一個(gè)新的方向。
(2)無機(jī)非金屬類負(fù)極材料：用作鋰離子電池負(fù)極的無機(jī)非金屬材料主要是碳材料、硅材料及其它非金屬的復(fù)合材料。
(3)過渡金屬氧化物材料：這類材料一般具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，如鋰過渡氧化物(鈦酸鋰等)、錫基復(fù)合氧化物等。
就當(dāng)前的市場(chǎng)而言，在大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用方面，負(fù)極材料仍然以碳材料為主，石墨類和非石墨類碳材料都有應(yīng)用。在汽車及電動(dòng)工具領(lǐng)域，鈦酸鋰作為負(fù)極材料也有一定的應(yīng)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，但是會(huì)降低電池的能量密度，因此不是市場(chǎng)主流。其他類型的負(fù)極材料，除了SONY在錫合金方面有產(chǎn)品推出，大多仍以科學(xué)研究和工程開發(fā)為主，市場(chǎng)化應(yīng)用的比較少。
就未來的發(fā)展趨勢(shì)而言，如果能有效解決循環(huán)性能，硅基材料將可能取代碳材料成為下一代鋰離子電池的主要負(fù)極材料。錫合金，硅合金等合金類的負(fù)極材料，也是一個(gè)非常熱門的方向，將走向產(chǎn)業(yè)化。此外，安全性和能量密度較高的鐵氧化物，有可能取代鈦酸鋰(LTO)，在一些長(zhǎng)壽命和安全性要求較高的領(lǐng)域，得到廣泛應(yīng)用。
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