鋰離子電池負(fù)極材料發(fā)展?fàn)顩r

目前，鋰離子電池所采用的負(fù)極材料一般都是碳素材料，如石墨、軟碳（如焦炭等）、硬碳等。正在探索的負(fù)極材料有氮化物、PAS、錫基氧化物、錫基氧化物、錫合金，以及納米負(fù)極材料等。作為鋰離子電池負(fù)極材料要求具有以下基本性能：

（1）鋰離子在負(fù)極基體中的插入氧化還原電位盡可能低，接近金屬鋰的電位，從而使電池的輸出電壓高；

（2）在基體中大量的鋰能夠發(fā)生可逆插入和脫插以得到高容量密度；（3）氧化還原電位不會(huì)發(fā)生顯著變化，可保持較平穩(wěn)的充電和放電；

（4）插入化合物應(yīng)有較好的電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率，這樣可減少極化并能進(jìn)行大電流充放電；

（5）從實(shí)用角度而言，主體材料應(yīng)該便宜，對(duì)環(huán)境無污染；碳負(fù)極鋰離子電池在安全和循環(huán)壽命方面顯示出較好的性能，并且碳材料價(jià)廉、無毒，目前商品鋰離子電池廣泛采用碳負(fù)極材料。近年來隨著對(duì)碳材料研究工作的不斷深入，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過對(duì)石墨和各類碳材料進(jìn)行表面改性和結(jié)構(gòu)調(diào)整，將比容量從原來的理論值372mAh/g，大大提高到700mAh/g~1000mAh/g，同時(shí)使鋰離子電池的比能量大大增加。

目前，已研究開發(fā)的鋰離子電池負(fù)極材料主要有：石墨、石油焦、碳纖維、熱解炭、中間相瀝青基炭微球（MCMB）、炭黑、玻璃炭等，其中石墨和石油焦最有應(yīng)用價(jià)值。一般來說，根據(jù)石墨化程度，可將碳負(fù)極材料分成石墨、軟碳和硬碳。石墨材料導(dǎo)電性好，結(jié)晶度較高具有良好的層狀結(jié)構(gòu)，充放電容量可達(dá)300mAh/g以上，充放電效率在90%以上，可與提供鋰源的正極材料鉆酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰等匹配，組成的電池平均輸出電壓高，是目前鋰離子電池應(yīng)用最多的負(fù)極材料。軟碳材料為容易石墨化的碳素材料，是指在2500℃以上的高溫下經(jīng)過石墨化轉(zhuǎn)變的無定形碳。軟碳的石墨化程度低，與電解液的相容性好。常見的軟碳有石油焦、針狀焦、碳纖維、碳微球等。而硬碳材料是指難于石墨化的碳素材料，是由高分子聚合物經(jīng)過熱分解形成的，鋰容量很大（500～

1000mAh/g）。這類碳在2500℃以上的高溫也難以石墨化，常見的硬碳有樹脂碳（酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚目前，已研究開發(fā)的鋰離子電池負(fù)極材料主要有：石墨、石油焦、碳纖維、熱解炭、中間相瀝青基炭微球（MCMB）、炭黑、玻璃炭等，其中石墨和石油焦最有應(yīng)用價(jià)值。