储锂主体的锂电池负极材料的研究发展历程

锂电池的负极材料主要是作为储锂的主体，在充放电过程中它实现锂离子的嵌入和脱出。从锂离子电池的发展来看，负极材料的研究对锂离子电池的出现起着决定性的作用，正是由于碳材料的出现解决了金属锂电极的安全问题，从而直接导致了锂离子电池的应用。已经产业化的锂离子电池的负极材料主要是各种碳材料，包括石墨化碳材料和无定形碳材料，如天然石墨、改性石墨、石墨化中间相碳微珠、软炭(如焦炭)和一些硬炭等。其他非碳负极材料有氮化物、硅基材料、锡基材料、钛基材料、合金材料等。纳米尺度的材料由于其特有的性能；也在负极材料的研究中广为关注；而负极材料的薄膜化是高性能负极和近年来微电子工业发展对化学电源特别是二次锂电池的要求。
二次锂电池负极材料的发展经过了一个较长过程，最早研究的负极材料是金属锂，由于电池的安全问题和循环性能不佳，金属锂在二次锂电池中并未得到应用。锂合金的出现在一定程度上解决了金属锂负极可能存在的安全隐患，但是锂合金在反复的循环过程中经历了较大的体积变化，电极材料会逐渐粉化，电池容量迅速衰减，这使得锂合金并未成功用作二次锂电池的负极材料。碳材料在二次锂电池中的成功应用促进了锂离子电池的产生，此后，许多种碳材料被加以研究。但是碳材料存在着比容量低，首次充放电效率低，有机溶剂共嵌入等不足，所以人们在研究碳材料的同时也开始了对其他高比容量的非碳负极材料的开发，比如锡基负极材料、硅基负极材料、氮化物、钛基负极材料以及新型合金材料等。