锂离子电池对负极材料的要求
负极材料作为锂离子电池的核心部件,在应用时通常要满足以下条件:
①嵌锂电位低且平稳,以保证较高的输出电压;
②允许较多的锂离子可逆脱嵌,比容量较高;
③在充放电过程中结构相对稳定,具有较长的循环寿命;
④较高的电子电导率、离子电导率和低的电荷转移电阻,以保证较小的电压极化和良好的倍率性能;
⑤能够与电解液形成稳定的固体电解质膜,保证较高的库仑效率;
⑥制备工艺简单,易于产业化,价格便宜;
⑦环境友好,在材料的生产和实际使用过程中不会对环境造成严重污染;
⑧资源丰富等。
锂离子电池负极材料分类
作为锂离子电池的四大关键材料之一,负极材料技术与市场均较为成熟。现阶段负极材料研究的重要方向如下:石墨化碳材料、无定型碳材料、氮化物、硅基材料、锡基材料、新型合金和其他材料。
第一种是碳负极材料: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。
第三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。
第四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。