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负极指电源中电位(电势)较低的一端。在原电池中,是指起氧化作用的电极,电池反应中写在左边。

锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧,经干燥、滚压而成。锂离子电池能否成功地制成,关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料。

一般来说,选择一种好的负极材料应遵循以下原则:比能量高;相对锂电极的电极电位低;充放电反应可逆性好;与电解液和粘结剂的兼容性好;比表面积小(<10m2/g),真密度高(>2.0g/cm3);嵌锂过程中尺寸和机械稳定性好;资源丰富,价格低廉;在空气中稳定、无毒副作用。目前,已实际用于锂离子电池的负极材料一般都是碳素材料,如石墨、软碳(如焦炭等)、硬碳等。正在探索的负极材料有氮化物、PAS、锡基氧化物、锡合金、纳米负极材料,以及其他的一些金属间化合物等。

负极材料的发展是高比容量、高充放电

效率、高循环性能和较低成本。随着石墨资源瓜分完毕,企业间焦点将重新回到技术方面,重点将朝着高比容量、高充放电效率、高循环性能和较低成本的方向发展。其中碳材料的研究开发相当活跃并在Si/C 掺杂和石墨改性、软硬碳和碳纳米材料方面取得了很大的进展,其他材料的研究也为锂离子电池负极材料提供了更多的选择。       

从反应机理来看,可以将负极材料分为:基于嵌入式反应机理的石墨类负极材料和钛酸锂 (LTO);基于合金化反应机理的Si 基合金;基于异相反应机理的过渡金属氧化物。对于当前产业发展路径来看,最有希望产业化的非碳负极材料是LTO、硅合金负极材料和硅碳复合负极材料这三种。

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