锂离子电池负极材料该如何选择？
来源：宝鄂实业
2019-10-20 12:21
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负极材料
1）采用层状或隧道结构，便于锂离子解块；
2）锂离子解块过程中没有结构变化，具有良好的充放电可逆性和循环寿命。
3）锂离子应尽可能多地嵌入和分离，使电极具有较高的可逆容量。
4）氧化还原反应电位低，用正极材料使电池具有较高的输出电压。
5）第一次不可逆放电比容量小；
6）与电解液溶剂相容性好；
（7）资源丰富，价格低廉；
8）安全性好；
9）环境友好。
锂离子电池负极材料种类繁多，根据化学成分可分为金属负极材料（包括合金）、无机非金属负极材料和金属氧化物负极材料。
（1）金属阳极材料：这些材料大多具有超高的锂容量。研究的第一种阳极材料是锂金属。由于电池的安全问题和循环性能差，金属锂作为负极材料并没有得到广泛的应用。近年来，合金阳极材料得到了广泛的研究，如锡基合金、铝基合金、镁基合金、锑基合金等，这是一个新的方向。
（2）无机非金属负极材料：作为锂离子电池负极的无机非金属材料主要有碳材料、硅材料等非金属复合材料。
（3）过渡金属氧化物材料：这些材料通常具有结构稳定、循环寿命长的优点，如锂过渡氧化物（钛酸锂等）、锡基复合氧化物等。
从目前市场来看，在大规模商业应用方面，阳极材料仍以碳材料为主，石墨和非石墨碳材料均有应用。在汽车和电动工具领域，钛酸锂作为负极材料有一定的应用，主要是具有非常优异的循环寿命、安全性和倍率性能，但它会降低电池的能量密度，因此并不是市场的主流。除了索尼的锡合金产品外，其他类型的阳极材料大多仍以科研和工程开发为主，很少有面向市场的应用。
就未来发展趋势而言，如果能有效解决循环性能问题，硅基材料很可能取代碳材料成为下一代锂离子电池的主要负极材料。锡合金、硅合金等合金负极材料也是一个非常热门的方向，将走向产业化。此外，具有高安全性和能量密度的氧化铁可以替代钛酸锂（LTO），其在某些领域有着广泛的应用，对长寿命和安全性有很高的要求。
