锂离子电池有哪些负极材料？
来源：宝鄂实业
2019-09-30 14:34
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锂电池主要负极材料有锡基材料、锂基材料、钛酸锂、碳纳米材料、石墨烯材料等。锂电池负极材料的能量密度是影响锂电池能量密度的主要因素之一。
1、碳纳米管
碳纳米管是一种石墨化结构的碳材料，自身具有优良的导电性能，同时由于其脱嵌锂时深度小、行程短，作为负极材料在大倍率充放电时极化作用较小，可提高电池的大倍率充放电性能。
然而，碳纳米管直接作为锂电池负极材料时，会存在不可逆容量高、电压滞后及放电平台不明显等问题。如Ng等采用简单的过滤制备了单壁碳纳米管，将其直接作为负极材料，其首次放电容量为1700mAh/g，可逆容量仅为400mAh/g。
2、石墨烯
2004年英国Manchester大学研究者首次发现石墨烯材料，并获得诺贝尔奖。石墨烯是一种由碳六元环形成的新型碳材料，具有很多优异的性能，如大比表面、高导热系数、高电子导电性和良好的机械性能，被作为锂离子电池材料而备受关注。
3、钛酸锂
尖晶石型钛酸锂被作为一种备受关注的负极材料，因具有如下优点：
1)钛酸锂在脱嵌锂前后几乎“零应变”；
2)嵌锂电位较高(1.55V)，避免“锂枝晶”产生，安全性较高；
3)具有很平坦的电压平台；
4)化学扩散系数和库伦效率高。
4、硅基材料
硅作为锂离子电池理想的负极材料，具有如下优点：
1)硅可与锂形成Li4.4Si合金，理论储锂比容量高达4200mAh/g(超过石墨比容量的10倍)；
2)硅的嵌锂电位(0.5V)略高于石墨，在充电时难以形成“锂枝晶”；
3)硅与电解液反应活性低，不会发生有机溶剂的共嵌入现象。
5、锡合金
SnCoC是锡合金负极材料中商业化较成功的一类材料，其将Sn、Co、C三种元素在原子水平上均匀混合，并非晶化处理而得，该材料能有效抑制充放电过程中电极材料的体积变化，提高循环寿命。
6、锡氧化物
SnO2因具有较高的理论比容量(781mAh/g)而备受关注，然而，其在应用过程中也存在一些问题：首次不可逆容量大、嵌锂时会存在较大的体积效应(体积膨胀250%～300%)、循环过程中容易团聚等。实验表明，石墨作为载体，不仅能将SnO2颗粒分散得更均匀，而且能有效抑制颗粒团聚，提高材料的循环稳定性。
