锂离子电池新型负极材料介绍

锂离子电池负极材料的重要种类有天然石墨(59%)，人造石墨(30%)，中间相炭微球(8%)及其他类型(3%)。石墨类负极材料仍然占据锂电负极材料的主流地位，但近年新型负极材料(如钛酸锂等、石墨烯)等的研发与应用也开始受到业内关注。

①钛酸锂

尖晶石型钛酸锂被作为一种备受关注的负极材料，因具有如下优点：

1）钛酸锂在脱嵌锂前后几乎零应变；

2）嵌锂电位较高（1.55V），防止锂枝晶出现，安全性较高；

3）具有很平坦的电压平台；

4）化学扩散系数和库伦效率高。

钛酸锂的诸多优点决定了其具有优异的循环性能和较高的安全性，然而，其导电性不高、大电流充放电时容量衰减严重，通常采用表面改性或掺杂来提高其电导率。

②硅基材料

硅作为锂离子电池理想的负极材料，具有如下优点：硅可与锂形成Li4.4Si合金，理论储锂比容量高达4200mAh/g（超过石墨比容量的10倍）；硅的嵌锂电位（0.5V）略高于石墨，在充电时难以形成锂枝晶；硅与电解液反应活性低，不会发生有机溶剂的共嵌入现象。

③碳纳米管

碳纳米管是一种石墨化结构的碳材料，自身具有优良的导电性能，同时由于其脱嵌锂时深度小、行程短，作为负极材料在大倍率充放电时极化用途较小，可提高锂离子电池的大倍率充放电性能。然而，碳纳米管直接作为锂离子电池负极材料时，会存在不可逆容量高、电压滞后及放电平台不明显等问题。

碳纳米材料（碳纳米管和石墨烯）具有比表面积、高的导电性、化学稳定性等优点，在新型锂离子电池中具有潜在的应用。

④软碳

软碳，在高温条件(>2500℃)下处理可以石墨化结构的无定形碳。软碳材料的突出优点是可逆比容量高，一般大于300mAh/g，与有机溶剂相容性较好，因此锂离子电池的循环稳定性好，较适合大电流密度的锂离子电池充放电。软碳是指在2500℃以上的高温下能石墨化的无定型碳。