锂离子电池负极材料
锂离子电池重要负极材料有锡基材料、锂基材料、钛酸锂、碳纳米材料、石墨烯材料等。锂离子电池负极材料的能量密度是影响锂离子电池能量密度的重要因素之一。
1、碳纳米管
碳纳米管是一种石墨化结构的碳材料，自身具有优良的导电性能，同时由于其脱嵌锂时深度小、行程短，作为负极材料在大倍率充放电时极化用途较小，可提高电池的大倍率充放电性能。
然而，碳纳米管直接作为锂离子电池负极材料时，会存在不可逆容量高、电压滞后及放电平台不明显等问题。如Ng等采用简单的过滤制备了单壁碳纳米管，将其直接作为负极材料，其首次放电容量为1700mAh/g，可逆容量仅为400mAh/g。
2、石墨烯
2004年英国Manchester大学研究者首次发现石墨烯材料，并获得诺贝尔奖。石墨烯是一种由碳六元环形成的新型碳材料，具有很多优异的性能，如大比表面、高导热系数、高电子导电性和良好的机械性能，被作为锂离子电池材料而备受关注。
3、钛酸锂
尖晶石型钛酸锂被作为一种备受关注的负极材料，因具有如下优点：
1)钛酸锂在脱嵌锂前后几乎零应变；
2)嵌锂电位较高(1.55V)，防止锂枝晶出现，安全性较高；
3)具有很平坦的电压平台；
4)化学扩散系数和库伦效率高。
4、硅基材料
硅作为锂离子电池理想的负极材料，具有如下优点：
1)硅可与锂形成Li4.4Si合金，理论储锂比容量高达4200mAh/g(超过石墨比容量的10倍)；
2)硅的嵌锂电位(0.5V)略高于石墨，在充电时难以形成锂枝晶；
3)硅与电解液反应活性低，不会发生有机溶剂的共嵌入现象。
