锂离子电池负极材料以石墨类材料为主的优势

锂离子电池负极材料以石墨类材料为主,主要包括人造石墨、天然石墨、软/硬碳和中间相碳微球、钛酸锂;正在研究中的负极材料有钛氧化物、锡与碳的复合物、硅的复合物，碳纳米管、石墨新型材料。

天然石墨的资源丰富、成本低，自身的片层结构可以实现锂离子的可逆脱嵌;人造石墨制备技术成熟，且制备过程中二次粒子的随机排列形成的孔隙结构有利于电解液的渗透和锂离子的扩散，提高电池的充放电能力且循环性能良好，在目前的负极生产中占有大比例优势;中间相碳微球为球性片层颗粒，循环性能较好，电极密度高，但容量较低、制造成本高;软碳材料虽然有较高容量值，但其快的衰减速度造成实际应用的障碍;硬碳材料较易制备，循环寿命较高，已获得部分实际应用。

钛酸锂负极材料功率特性高、安全性、结构稳定性好、可快速充放电、具有良好的循环性能，高低温性能优异，在锂离子嵌入或脱出的过程中，材料的体积几乎不发生变化，不与电解液发生反应，具有很高的安全性，很有可能成为新一代锂离子动力电池负极材料的主要发展方向;但是成本高、能量密度、电导率低，且工艺技术不成熟。

碳硅复合材料可以有效改善硅负极循环性能，缓解循环过程中电极的体积膨胀;氧化钒负极材料能量效率高，循环性能优异，容量衰减少;过渡金属氧化物负极因其高的理论容量而受到日益关注，但在放电过程中由于生成低密度的氧化锂会造成电极体积的膨胀，使电池容量发生衰减。四氧化三铁(Fe3O4)因其较好的电导率、循环稳定性在过渡金属氧化物负极材料中引起广泛的关注，材料理论容量高、资源丰富且安全无毒;Li3V2(PO4)3 负极材料具有优良的容量稳定性及低温性能。

2.负极材料的研发

目前负极材料主要研究嵌入型、合金化型、转化型;主要研发材料有硬碳、软碳、硅碳;提高工艺成熟度、稳定性和效率;目前研究较多的负极材料有纳米尺度硅及硅合金(主要是解决硅负极材料因体积变化大造成的容量衰减速度快的问题)，金属氧化物(氧化铁、氧化钛)替代石墨，通过包覆或控制其材料粒径、形貌，以提高其导电性，合金研究主要是材料的纳米化、多组分复合，碳纳米管、石墨新型负极材料正在研究中，将为锂离子电池的发展带来新的机遇与挑战。

3.负极材料的发展趋势

(1)石墨负极的优化

离子掺杂可有效改善材料的功率特性、循环稳定性，包覆处理有效抑制粒子长大，同时提高电子电导率，获得良好的电化学性能

(2)材料纳米化

碳纳米管、石墨烯就是其中的代表，分散态的球状纳米结构比表面积较高，可以显著提高材料的比容量、循环性能、倍率性能。

(3)新型化

为了不断提升锂离子动力电池的能量密度，今后负极材料的重点发展方向将转向新型碳活性物质、合金类材料.