鉅大LARGE | 點擊量：1425次 | 2021年07月01日
現在的鋰離子電池負極材料的特點以及發展方向
隨著全球多樣化的發展，我們的生活也在不斷變化著，包括我們接觸的各種各樣的電子產品，那么你一定不了解這些產品的一些組成，比如鋰離子電池負極材料。
隨著煤炭，石油和天然氣等不可再生能源的枯竭，以及由其燃燒引起的環境污染，能源和環境已成為影響當今世界可持續發展的兩個重要問題。為了解決這兩個問題，迫切要開發新的可再生綠色能源來替代傳統的化石燃料。鋰離子電池作為新一代的儲能設備，具有能量密度高，工作電壓高，循環壽命長，環境污染小，無記憶效應等優點。它是目前最有前途的儲能設備之一。[1]作為鋰離子電池的核心組件，電極材料決定了鋰離子電池的性能，負極材料在鋰離子電池中起著至關重要的用途。因此，近年來負極材料的研究成為熱點。
鋰離子電池負極材料的全球銷量約為10萬噸，重要銷往我國和日本。根據當前新能源汽車的上升趨勢，對陽極材料的需求將繼續上升。目前，全球鋰離子電池負極材料仍以天然/人造石墨為主，新型負極材料如中碳微球(MCMB)，鈦酸鋰，硅基負極，HC/SC和鋰金屬也在迅速上升。
負極材料是決定鋰離子電池性能的關鍵因素之一，目前商業化鋰離子電池采用的負極材料重要包括：①石墨類碳材料，分為天然石墨、人造石墨;②無序碳材料，包括硬碳和軟碳;③鈦酸鋰材料;④硅基材料，重要分為碳包覆氧化亞硅復合材料、納米硅碳復合材料、無定形硅合金。
隨著經濟的飛速發展和技術的飛速發展，電子產品的普及已達到歷史最高水平。作為重要的應用領域之一，電動汽車的發展促進了電池性能的提高，但也對電池提出了更高的要求，包括提高能量密度和延長循環壽命。當前對陽極材料的研究集中于新型碳材料，硅基材料，錫基材料及其氧化物陽極材料。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鋰離子在負極矩陣中的插入氧化還原電勢盡可能低，接近金屬鋰的電勢，因此電池的輸入電壓高;基質中的大量鋰可以可逆地插入和脫嵌以獲得高容量;在去嵌入過程中，負極的重要結構不變或很少變化。隨著鋰的插入和去除，氧化還原電勢的變化應盡可能小，以使電池電壓不會顯著變化，并且可以保持穩定的充電和放電。
與傳統的碳材料相比，新型碳材料目前在商業上被廣泛用作鋰離子電池的常規碳材料，但其理論容量低，越來越不能滿足鋰離子電池的發展需求。新型碳材料，例如碳納米管，石墨烯等，由于其特殊的一維和二維柔性結構，出色的導熱性和導電性，在鋰離子電池應用中具有巨大的潛力。
石墨具有許多優良的性能，因此廣泛用于冶金，機械，電氣，化工，紡織，特種和其他工業部門，例如石墨模具，石墨電極，石墨耐火材料，石墨潤滑材料，石墨密封材料等。我國是世界上石墨儲量最豐富的國家，也是最大的生產國和出口國，在世界石墨工業中占有重要地位。根據國土資源部的統計，我國有結晶石墨儲量3085萬噸，基礎儲量5280萬噸。隱晶石墨儲量為1358萬噸，基本儲量為2371萬噸。我國的石墨儲量占世界的70%以上。
石墨是目前鋰離子電池最常用的負極材料。由于石墨的層狀結構，鋰離子只能與sp2雜化的碳六元環相互用途形成LiC6。通過該計算，石墨的理論比容量為372mA·h。/G。關于石墨烯，片材的兩面均可同時存儲鋰離子，因此理論容量可達到740mA·h/g。研究表明，鋰可能以Li2共價分子的形式嵌入無序碳材料中，形成LiC2。通過該鋰存儲機理計算出的石墨烯的理論比容量為1116mA·h/g。綜上所述，石墨烯的鋰離子存儲容量比石墨高得多，因此，作為鋰離子電池負極材料具有很大的發展潛力。
在研究設計過程中，一定會有這樣或著那樣的問題，這就要我們的科研工作者在設計過程中不斷總結相關經驗，這樣才能促進產品的不斷革新。
