锂二次电池负极生产中碳基材料的选择与制取

研究者制备了许多碳基材料，包括低温热处理的树脂和化学气相沉积制备的碳等。这些材料可以通过氧化控制微孔和纳米孔的形成，从而导致电极嵌入锂的能力超过0.600Ah/g，其机理包括锂在纳米孔内表面上的吸附。可以采取措施控制纳米孔尺寸的大小，防止溶剂侵入而引起的更大的容量不可逆损失。采用化学气相沉积方法制备的材料经常参杂一些能够与锂形成合金的金属。
例如纳米分散的硅原子能够可逆地键合1.5个左右锂离子，无序程度很高的碳质基体为纳米硅原子的扩散提供了扩散路径，同时硅原子保留了使锂嵌入的能力。尽管这些新材料在循环充放电过程中的稳定性还没有被完全确定，但有一点是比较明确的，那就是不久的将来会出现容量超过0.372Ah/g的电极。理想的锂离子电池碳电极应具有最小的初始不可逆容量(低于碳的总容量的10%)、相对低的表面积(低于5m2/g)、高的堆积密度(大于2cm3)、高的循环容量等特点。
另外，对于碳基体系，目前也提出一些其他嵌渗化合物作为锂离子电池负极的替代物，如Li,TiS2, Li.TiO2, Li3Tis O12等，但这些材料还没有在实际应用的电池中使用，焦炭和石墨依然是商业锂离子电池使用的材料。