现在的锂离子电池负极材料的特点以及发展方向

随着全球多样化的发展，我们的生活也在不断变化着，包括我们接触的各种各样的电子产品，那么你一定不了解这些产品的一些组成，比如锂离子电池负极材料。

随着煤炭，石油和天然气等不可再生能源的枯竭，以及由其燃烧引起的环境污染，能源和环境已成为影响当今世界可持续发展的两个重要问题。为了解决这两个问题，迫切要开发新的可再生绿色能源来替代传统的化石燃料。锂离子电池作为新一代的储能设备，具有能量密度高，工作电压高，循环寿命长，环境污染小，无记忆效应等优点。它是目前最有前途的储能设备之一。[1]作为锂离子电池的核心组件，电极材料决定了锂离子电池的性能，负极材料在锂离子电池中起着至关重要的用途。因此，近年来负极材料的研究成为热点。

锂离子电池负极材料的全球销量约为10万吨，重要销往我国和日本。根据当前新能源汽车的上升趋势，对阳极材料的需求将继续上升。目前，全球锂离子电池负极材料仍以天然/人造石墨为主，新型负极材料如中碳微球(MCMB)，钛酸锂，硅基负极，HC/SC和锂金属也在迅速上升。

负极材料是决定锂离子电池性能的关键因素之一，目前商业化锂离子电池采用的负极材料重要包括：①石墨类碳材料，分为天然石墨、人造石墨;②无序碳材料，包括硬碳和软碳;③钛酸锂材料;④硅基材料，重要分为碳包覆氧化亚硅复合材料、纳米硅碳复合材料、无定形硅合金。

随着经济的飞速发展和技术的飞速发展，电子产品的普及已达到历史最高水平。作为重要的应用领域之一，电动汽车的发展促进了电池性能的提高，但也对电池提出了更高的要求，包括提高能量密度和延长循环寿命。当前对阳极材料的研究集中于新型碳材料，硅基材料，锡基材料及其氧化物阳极材料。

锂离子在负极矩阵中的插入氧化还原电势尽可能低，接近金属锂的电势，因此电池的输入电压高;基质中的大量锂可以可逆地插入和脱嵌以获得高容量;在去嵌入过程中，负极的重要结构不变或很少变化。随着锂的插入和去除，氧化还原电势的变化应尽可能小，以使电池电压不会显着变化，并且可以保持稳定的充电和放电。

与传统的碳材料相比，新型碳材料目前在商业上被广泛用作锂离子电池的常规碳材料，但其理论容量低，越来越不能满足锂离子电池的发展需求。新型碳材料，例如碳纳米管，石墨烯等，由于其特殊的一维和二维柔性结构，出色的导热性和导电性，在锂离子电池应用中具有巨大的潜力。

石墨具有许多优良的性能，因此广泛用于冶金，机械，电气，化工，纺织，特种和其他工业部门，例如石墨模具，石墨电极，石墨耐火材料，石墨润滑材料，石墨密封材料等。我国是世界上石墨储量最丰富的国家，也是最大的生产国和出口国，在世界石墨工业中占有重要地位。根据国土资源部的统计，我国有结晶石墨储量3085万吨，基础储量5280万吨。隐晶石墨储量为1358万吨，基本储量为2371万吨。我国的石墨储量占世界的70%以上。

石墨是目前锂离子电池最常用的负极材料。由于石墨的层状结构，锂离子只能与sp2杂化的碳六元环相互用途形成LiC6。通过该计算，石墨的理论比容量为372mA·h。/G。关于石墨烯，片材的两面均可同时存储锂离子，因此理论容量可达到740mA·h/g。研究表明，锂可能以Li2共价分子的形式嵌入无序碳材料中，形成LiC2。通过该锂存储机理计算出的石墨烯的理论比容量为1116mA·h/g。综上所述，石墨烯的锂离子存储容量比石墨高得多，因此，作为锂离子电池负极材料具有很大的发展潜力。

在研究设计过程中，一定会有这样或着那样的问题，这就要我们的科研工作者在设计过程中不断总结相关经验，这样才能促进产品的不断革新。