鋰電池新型負極材料解析

鋰電池負極材料的緊要種類有天然石墨(59%)，人造石墨(30%)，中間相炭微球(8%)及其他類型(3%)。石墨類負極材料依然占據鋰電負極材料的主流地位，但近年新型負極材料(如鈦酸鋰等、石墨烯)等的研發與使用也開始受到業內關注。

①鈦酸鋰

尖晶石型鈦酸鋰被作為一種備受關注的負極材料，因具有如下優勢：

1）鈦酸鋰在脫嵌鋰前后幾乎零應變；

2）嵌鋰電位較高（1.55V），戒備鋰枝晶出現，安全性較高；

3）具有很平坦的電壓平臺；

4）化學擴散系數和庫倫效率高。

鈦酸鋰的諸多優勢決定了其具有優異的循環性能和較高的安全性，然而，其導電性不高、大電流充放電時容量衰減嚴重，通常采用表面改性或摻雜來提高其電導率。

②硅基材料

硅作為鋰電池理想的負極材料，具有如下優勢：硅可與鋰形成Li4.4Si合金，理論儲鋰比容量高達4200mAh/g（超過石墨比容量的10倍）；硅的嵌鋰電位（0.5V）略高于石墨，在充電時難以形成鋰枝晶；硅與電解液反應活性低，不會發生有機溶劑的共嵌入現象。

③碳納米管

碳納米管是一種石墨化結構的碳材料，自身具有優良的導電性能，同時由于其脫嵌鋰時深度小、行程短，作為負極材料在大倍率充放電時極化用途較小，可提高鋰電池的大倍率充放電性能。然而，碳納米管筆直作為鋰電池負極材料時，會存在不可逆容量高、電壓滯后及放電平臺不分明等問題。

碳納米材料（碳納米管和石墨烯）具有比表面積、高的導電性、化學穩定性等優勢，在新型鋰電池中具有潛在的使用。

④軟碳

軟碳，在高溫條件(>2500℃)下解決可以石墨化結構的無定形碳。軟碳材料的突出優勢是可逆比容量高，一般大于300mAh/g，與有機溶劑相容性較好，因此鋰電池的循環穩定性好，較適合大電流密度的鋰電池充放電。軟碳是指在2500℃以上的高溫下能石墨化的無定型碳。

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