負極材料是鋰離子電池的一個重要組成部分,對電池效能的發揮影響巨大。
負極材料之所以能被作為研究鋰離子電池的一大突破口,是因為鋰離子電池電化學效能的優劣很關鍵的一點在於發生在負極材料上的鋰離子的脫嵌過程。
對於負極材料,大致可以分為三類:嵌入型負極材料、轉換型負極材料以及合金型負極材料。
在這三種負極材料中應用最為廣泛的是嵌入型負極材料。
由於大部分鋰電池在充、放電過程時,鋰離子的脫嵌迴圈貫穿始終,因此被稱作是嵌入型負極材料。石墨及石墨化材料常被用於嵌入型負極材料,因為石墨本身具有的特性,使得此類負極材料是較成熟的商業化產品。石墨型負極材料之所以是嵌入型負極材料的典型代表,是因為穩定的層狀內部結構、較低的氧化還原電位、較高的導電性、在鋰離子脫嵌過程中體積膨脹率可以小於10%、產品無毒以及低成本等都是其優點[7]。但是,由於鋰離子在石墨化材料中擴散的速度是比較慢、石墨材料和電解池溶液的相容性不高以及石墨材料本身的特性,導致迴圈、倍率效能都比較差以及較低的理論容量很難面向未來高比容量以及高能量密度鋰電池發展趨勢的需求。
個人認為,其他兩類負極材料在各效能上或多或少能夠互補,但綜合各方面下來,還是嵌入型負極材料最受歡迎。也正因如此,加快步伐研究更加優異以及友好的負極材料顯得尤為重要。