锂离子电池的负极材料需满的要求有哪些？

2021-08-10 18:13

锂离子电池的负极材料是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。

目前，全球锂电池负极材料仍然以天然/人造石墨为主，新型负极材料如中间相炭微球（MCMB）、钛酸锂、硅基负极、HC/SC、金属锂也在快速增长中。

作为锂离子嵌入的载体，锂离子电池的负极材料需满足以下要求：

1、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；

2、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；

3、在插入/脱嵌过程中，负极主体结构没有或很少发生变化；

4、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；

5、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；

6、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；

7、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；

8、锂离子在主体材料中有较大的扩散系数，便于快速充放电；

9、从实用角度而言，材料应具有较好的经济性以及对环境的友好性。

锂离子电池负极材料重要影响锂离子电池的首次效率、循环性能等。锂离子电池负极材料未来将向着高容量、高能量密度、高倍率性能、高循环性能等方面发展。

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