锂电池负极材料分类及要求

来源：存能电气  日期：2019-04-23 11:05  浏览量：次

　　锂电池负极材料分类及要求。锂电池负极材料目前处于锂离子电池产业中最关键的环节。按锂离子电池成本比例，负极材料占比锂电池总成本的25%～28%。负极材料作为新能源汽车动力锂电池的核心材料之一，对新能源汽车的最终性能起着至关重要的作用。

　　负极材料，是锂电池在充电过程中，锂离子和电子的载体，起着能量的储存与释放的作用。在电池成本中，负极材料约占了5%-15%,是锂离子电池的重要原材料之一。

　　锂电池负极材料需满足以下要求

　　●锂离子在负极基体中的插入氧化还原电位尽可能低，接近金属锂的电位，从而使电池的输入电压高；

　　●在基体中大量的锂能够发生可逆插入和脱嵌以得到高容量；

　　●在插入/脱嵌过程中，负极主体结构没有或很少发生变化；

　　●氧化还原电位随Li的插入脱出变化应该尽可能少，这样电池的电压不会发生显著变化，可保持较平稳的充电和放电；

　　●插入化合物应有较好的的电子电导率和离子电导率，这样可以减少极化并能进行大电流充放电；

　　●主体材料具有良好的表面结构，能够与液体电解质形成良好的SEI；

　　●插入化合物在整个电压范围内具有良好的化学稳定性，在形成SEI后不与电解质等发生反应；

　　●锂离子在主体材料中有较大的扩散系数，便于快速充放电；

　　●从实用角度而言，锂电池负极材料应具有较好的经济性以及对环境的友好性。

　　锂电池负极材料的类型

　　锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。负极材料是锂离子电池储存锂的主体，使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出。负极材料种类上，包括碳系负极、非碳性负极。从技术角度来看，未来锂离子电池负极材料将会呈现出多样性的特点。随着技术的进步，目前的锂离子电池负极材料已经从单一的人造石墨发展到了天然石墨、中间相碳微球、人造石墨为主，软碳/硬碳、无定形碳、钛酸锂、硅碳合金等多种负极材料共存的局面。

　　锂电池负极材料大概分为六种:碳负极材料、合金类负极材料、锡基负极材料、含锂过渡金属氮化物负极材料、纳米级材料、纳米负极材料。

　　第一种是碳纳米级材料负极材料：目前已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。

　　第二种是合金类负极材料：包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金，目前也没有商业化产品。

　　第三种是锡基负极材料：锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指各种价态金属锡的氧化物。目前没有商业化产品。

　　第四种是含锂过渡金属氮化物负极材料，目前也没有商业化产品。

　　第五种是纳米级材料：纳米碳管、纳米合金材料。

　　第六种纳米负极材料：纳米氧化物材料

　　锂电池负极材料的分类

　　锂电池负极材料分为2大类：碳材料和非碳质材料。碳材料负极进一步分类为天然石墨负极、人造石墨负极、中间相碳微球(MCMB)、软炭(如焦炭)负极、硬炭负极、碳纳米管、石墨烯、碳纤维等;其他非碳负极材料主要分为硅基及其复合材料、氮化物负极、锡基材料、钛酸锂、合金材料等。

　　负极材料的发展是高比容量、高充放电效率、高循环性能和较低成本。负极是电池放电时流出电子的一极，负极材料主要影响锂电池的首次效率、循环性能等，负极材料的性能也直接影响锂电池的性能。