鋰離子電池負極材料

鋰離子電池負極材料:(1)碳材料：石墨化碳材料、無定型碳材料。如石墨、軟碳、中間相碳微球已在國內有開發(fā)和研究，硬碳、碳納米管、巴基球C60等多種碳材料正在被研究中。(2)其它材料：氮化物、硅基材料、錫基材料、新型合金、納米氧化物等。

鋰離子電池負極材料對比表

負極材料：多采用石墨。新的研究發(fā)現鈦酸鹽可能是更好的材料。負極反應：放電時鋰離子脫插，充電時鋰離子插入。充電時：xLi+xe6C-LixC6放電時：LixC6→xLi+xe+6C大體分為以下幾種：

第一種是碳負極材料：石墨化碳材料、無定型碳材料。如石墨、軟碳、中間相碳微球已在國內有開發(fā)和研究，硬碳、碳納米管、巴基球C60等多種碳材料正在被研究中。實際用于鋰離子電池的負極材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中間相碳微球、石油焦、碳纖維、熱解樹脂碳等。同第二種是錫基負極材料：錫基負極材料可分為錫的氧化物和錫基復合氧化物兩種。氧化物是指各種價態(tài)金屬錫的氧化物。沒有商業(yè)化產品。

第三種是含鋰過渡金屬氮化物負極材料，沒有商業(yè)化產品。

第四種是合金類負極材料：包括錫基合金、硅基合金、褚基合金、鋁基合金、梯基合金、鎂基合金和其它合金，沒有商業(yè)化產品。

第五種是納米級負極材料：納米碳管、納米合金材料。

第六種納米材料是納米氧化物材料：目前合肥翔正化學科技有限公司根據2009年鋰電池新能源行業(yè)的市場發(fā)展最新動向，諸多公司已經開始使用納米氧化鈦和納米氧化硅添加在以前傳統(tǒng)的石墨，錫氧化物，納米碳管里面，極大的提高鋰電池的沖放電量和充放電次數。

幾個與鋰離子電池負極材料有關的概念

電化學容量：單位質量的活性物質充電或放電到最大程度時的電量，一般用mAh/g表示。

不可逆容量損失：在充放電過程中，電極的充放電效率低于100%，及放電的電化學容量低于充電，損失的部分被稱為不可逆容量損失。電極電位：理想的負極材料的電極電位應與金屬鋰接近，隨鋰的嵌入量不同變化不大。石墨的電極電位在0.4V到0.0V之間變化，是比較合適的負極材料。

充放電倍率：反應電池充放電的快慢。

循環(huán)性：電極材料在反復充放電過程中保持電化學容量的能力。電池循環(huán)性與電極材料的結構穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性有關。

鋰離子電池負極材料存在問題

(1)電壓滯后，即鋰的嵌入反應在0~0.25V之間進行(相對于Li+/Li)而脫嵌反應則在1V左右發(fā)生;

(2)理論上還需進一步深化。這有賴于各種高純度、結構規(guī)整的原料及碳材料的制備和更為有效的結構表征方法的建立。

鋰離子電池負極材料發(fā)展方向

(1)更小的納米尺度的嵌鋰微結構。

(2)制備高純度和規(guī)整的微結構碳負極材料。