锂离子动力电池的负极材料有哪些特点？
来源：宝鄂实业
2019-11-10 22:17
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锂离子动力电池的负极材料应具有高导电性，能容纳大量的锂离子并具有良好的稳定性。目前，负极材料多为石墨结构的碳材料，一般由碳材料、粘合剂、助剂等按一定比例混合涂覆在铜箔上，经干燥、轧制而成。另外，硅基材料、锡基材料、钛酸锂材料等。国内锂离子电池正极材料生产企业主要有深圳贝雷帽科技有限公司、上海珊珊科技有限公司、江西紫宸科技有限公司、深圳雪雪实业发展有限公司、湖南兴源科技发展有限公司、江西正拓新能源科技有限公司等。
1. 主要的负面材料
锂离子电池的负极材料主要是石墨材料，包括人造石墨、天然石墨、软/硬碳和中间相碳微球、钛酸锂等。所研究的阳极材料包括氧化钛、锡碳复合材料、硅复合材料、碳纳米管和石墨。
天然石墨资源丰富，成本低廉，其片状结构可以实现锂离子的可逆去包埋。人造石墨的制备技术是成熟的,形成的孔隙结构的随机安排二次粒子在制备过程中有利于电解液的渗透和锂离子的扩散,提高电池的充放电容量和良好的循环性能,它占据了一大部分的优势在当前生产负电极。中间相碳微球是一种循环性能好、电极密度高、容量小、制造成本高的颗粒状微球。软碳材料虽然具有很高的容量，但其快速的衰变速度造成了实际应用的障碍。硬碳材料制备简单，循环寿命长。
高功率来钛酸锂负极材料的特性,安全性好,结构稳定,可以快速充电和放电,具有良好的循环性能,高温和低温性能优良,在锂离子嵌入或流出的过程中,材料的体积变化小,不与电解液发生反应,安全性高,有可能成为新一代锂离子动力电池阴极材料的主要发展方向;但成本高，能量密度大，电导率低，技术不成熟。
碳硅复合材料可以有效地改善硅负极循环性能，降低循环过程中电极的体积膨胀。氧化钒阳极材料具有高能效、优异的循环性能和较低的容量衰减。过渡金属氧化物负极因其理论容量大而受到越来越多的关注。但是在放电过程中产生的低密度氧化锂会导致电极体积的膨胀和电池容量的衰减。Fe3O4 (Fe3O4)因其良好的导电性和循环稳定性，在过渡金属氧化物阳极材料中受到广泛关注。Li3V2(PO4)3阳极材料具有良好的容量稳定性和低温性能。
2. 阳极材料的研究与开发
目前，对阳极材料的研究主要有埋置型、合金化型和转化型。主要研发材料有硬碳、软碳、硅碳;提高过程的成熟度、稳定性和效率;目前的研究更多的阳极材料与纳米硅和硅合金(主要是解决硅负极材料由于大量变化的容量衰减速度)的问题,金属氧化物,氧化铁和氧化钛)代替石墨,通过涂层或控制材料颗粒大小、形态、改善其导电性,合金研究主要纳米、多组分复合材料、碳纳米管、石墨阳极材料是新在这项研究中,将为锂离子电池的发展带来新的机遇和挑战。
3.阴极材料的发展趋势
(1)石墨负极优化
离子掺杂可以有效改善材料的功率特性和循环稳定性，而涂层处理可以有效抑制粒子的生长，提高电子导电性，获得良好的电化学性能
(2)纳米材料
碳纳米管和石墨烯就是其中的代表。分散球形纳米结构具有较高的比表面积，可以显著提高材料的比容量、循环性能和比性能
