鋰離子電池負極材料發展狀況
目前,鋰離子電池所采用的負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,以及納米負極材料等。作為鋰離子電池負極材料要求具有以下基本性能:

(1)鋰(li)離子在負極基體中的(de)插入氧化還原電位(wei)盡可能低,接近金屬鋰(li)的(de)電位(wei),從而使電池的(de)輸出電壓高;
(2)在基(ji)體(ti)中大量的(de)鋰能夠發(fa)生可逆插(cha)入和脫插(cha)以得(de)到高(gao)容量密度;(3)氧化還原(yuan)電(dian)(dian)位不會發(fa)生顯著變化,可保持較平穩的(de)充電(dian)(dian)和放電(dian)(dian);
(4)插入化(hua)合物應(ying)有較好的電導(dao)率和離子電導(dao)率,這樣(yang)可減少極化(hua)并能進行大電流(liu)充放電;
(5)從(cong)實用角度而言,主體材(cai)料(liao)(liao)應該(gai)便宜,對(dui)環(huan)境無污染;碳(tan)負(fu)極(ji)鋰(li)離子(zi)電(dian)池在安全和(he)(he)循(xun)環(huan)壽(shou)命方面(mian)顯示出較好的性能,并且(qie)碳(tan)材(cai)料(liao)(liao)價廉、無毒(du),目前商品鋰(li)離子(zi)電(dian)池廣泛采用碳(tan)負(fu)極(ji)材(cai)料(liao)(liao)。近年來隨著對(dui)碳(tan)材(cai)料(liao)(liao)研究(jiu)工作的不(bu)斷深入,已經(jing)發現通(tong)過對(dui)石墨(mo)和(he)(he)各類碳(tan)材(cai)料(liao)(liao)進行表面(mian)改性和(he)(he)結構調(diao)整,將比(bi)容量(liang)從(cong)原來的理論值372mAh/g,大大提(ti)高到700mAh/g~1000mAh/g,同時使鋰(li)離子(zi)電(dian)池的比(bi)能量(liang)大大增(zeng)加。
目前,已研(yan)究開發的(de)(de)鋰(li)離子電(dian)池負極材(cai)(cai)(cai)料(liao)主要(yao)有:石(shi)(shi)墨(mo)(mo)、石(shi)(shi)油焦、碳(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)維、熱解炭、中間相瀝青(qing)基炭微球(qiu)(MCMB)、炭黑、玻(bo)璃炭等,其中石(shi)(shi)墨(mo)(mo)和石(shi)(shi)油焦最有應用價值。一般來(lai)說,根據石(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)(hua)程度(du),可將碳(tan)(tan)(tan)(tan)負極材(cai)(cai)(cai)料(liao)分(fen)成石(shi)(shi)墨(mo)(mo)、軟(ruan)碳(tan)(tan)(tan)(tan)和硬碳(tan)(tan)(tan)(tan)。石(shi)(shi)墨(mo)(mo)材(cai)(cai)(cai)料(liao)導電(dian)性(xing)好(hao),結晶度(du)較高具有良好(hao)的(de)(de)層狀(zhuang)結構,充放(fang)(fang)電(dian)容量(liang)可達300mAh/g以(yi)上(shang),充放(fang)(fang)電(dian)效率(lv)在(zai)90%以(yi)上(shang),可與(yu)提供鋰(li)源(yuan)的(de)(de)正極材(cai)(cai)(cai)料(liao)鉆酸(suan)(suan)鋰(li)、錳酸(suan)(suan)鋰(li)、鎳酸(suan)(suan)鋰(li)等匹配,組成的(de)(de)電(dian)池平均(jun)輸出電(dian)壓高,是目前鋰(li)離子電(dian)池應用最多的(de)(de)負極材(cai)(cai)(cai)料(liao)。軟(ruan)碳(tan)(tan)(tan)(tan)材(cai)(cai)(cai)料(liao)為容易石(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)(hua)的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)素材(cai)(cai)(cai)料(liao),是指(zhi)在(zai)2500℃以(yi)上(shang)的(de)(de)高溫(wen)下(xia)經過石(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)(hua)轉變的(de)(de)無定形碳(tan)(tan)(tan)(tan)。軟(ruan)碳(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)石(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)(hua)程度(du)低(di),與(yu)電(dian)解液的(de)(de)相容性(xing)好(hao)。常見的(de)(de)軟(ruan)碳(tan)(tan)(tan)(tan)有石(shi)(shi)油焦、針狀(zhuang)焦、碳(tan)(tan)(tan)(tan)纖(xian)維、碳(tan)(tan)(tan)(tan)微球(qiu)等。而硬碳(tan)(tan)(tan)(tan)材(cai)(cai)(cai)料(liao)是指(zhi)難于石(shi)(shi)墨(mo)(mo)化(hua)(hua)的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)素材(cai)(cai)(cai)料(liao),是由(you)高分(fen)子聚合物經過熱分(fen)解形成的(de)(de),鋰(li)容量(liang)很大(500~
1000mAh/g)。這類碳在2500℃以(yi)上的高(gao)溫也難以(yi)石(shi)(shi)墨化,常見的硬碳有樹脂(zhi)碳(酚醛樹脂(zhi)、環氧(yang)樹脂(zhi)、聚目前,已研究(jiu)開發的鋰離子(zi)電池負極(ji)材料主要有:石(shi)(shi)墨、石(shi)(shi)油(you)焦(jiao)、碳纖維、熱解炭(tan)、中間(jian)相瀝青基炭(tan)微球(MCMB)、炭(tan)黑(hei)、玻璃炭(tan)等(deng),其中石(shi)(shi)墨和石(shi)(shi)油(you)焦(jiao)最有應(ying)用價(jia)值(zhi)。
