常见的锂离子电池负极材料有哪些?

　　负极材料是锂离子电池的重要原材料之一，对于锂离子电池的能量密度、循环性能、充放电倍率以及低温放电性能具有较大影响。负极材料在锂离子电池成本中占比15%。锂电池负极材料主要分为碳材料和非碳材料，下面介绍下几类主要材料的特性。

　　1、天然石墨

　　天然石墨一般采用天然鳞片石墨为原料，经过改性处理制成球形天然石墨使用。天然石墨虽然应用广泛，但存在几个缺点：

　　①表面缺陷多，首次效率较低

　　②天然石墨具有强烈的各项异性，锂离子仅能从端面嵌入，倍率性能差一些

　　2、人造石墨

　　人造石墨一般采用致密的石油胶或真状胶作为前驱体制成，避免了天然石墨的表面缺陷，但仍存在因晶体各项异性导致倍率性能差、低温性能差、充电易吸离等问题。石墨化中间相炭微球的优点是本身具有球状结构，堆积密度大，具有层状分子平行排列结构，有利于锂离子的嵌入和拖欠，比表面积小，减少充电时电解液在其表面生成 SEI 膜等负反应引起的不可逆容量损失，提高首次库轮效率。缺点是电极电位过低，大电流充放电易形成锂枝晶，沉积在电极表面，刺破隔膜，造成电池短路，引起安全问题。

　　3、软碳

　　软碳又称为易石墨化碳材料。软碳首次充放电时不可逆容量较高，输出电压较低，无明显的充放电平台，因此一般不独立作为负极材料使用，通常作为负级材料包覆物或者组分使用。

　　4、硬碳

　　硬碳，又称难石墨化碳材料，硬碳具有极好的充放电性能，正成为负极材料新的研究热点。但是硬碳首次不可逆容量很高，电压平台之后压实密度低，容易产气，也是其不可忽视的缺点。

　　5、钛酸锂

　　钛酸锂材料充放电时锂离子的嵌入脱出对其晶型结构几乎不产生影响，避免了充放电过程中材料伸缩导致的结构变化，从而具有极高的电化学稳定性和循环寿命。钛酸锂首次效率高，低温充电性能优异，可零下 40 摄氏度充电，但是因为克容量低，电压平台低，导致电池比能量低。

　　6、硅基负极材料

　　优势：硅在自然界储量丰富，成本相对较低，对环境友好

　　不足：脱嵌锂过程中体积变化引起的电极粉化、剥落等问题，导致电池性能急剧下降，循环稳定性差，形成的 SEI 膜不稳定，容易脱落，造成库仑效率较低。

　　7、锡基材料

　　锡基材料由于其在嵌脱里时发生相变和合金反应，产生巨大的体积膨胀效应，材料粉碎结构受到破坏，容量急剧衰退，其循环性能差，因而其倍率性能也比较差。

　　8、合金材料

　　合金材料具有较高的比容量和能量密度，可以实现更高的电池能量储存。合金材料在充放电过程中可以通过合金化反应机制储钠，但存在一定的结构和稳定性问题。目前，研究人员正在寻找解决合金材料结构和稳定性问题的方法，以实现其在电池中的大规模应用。

　　以上就是常见的锂离子电池负极材料有哪些的介绍,锂离子电池负极材料的研究和应用发展迅速，碳负极材料特别是石墨材料仍将是负极材料的首选和主流。同时，非碳负极材料如硅基材料、合金材料和锡基材料等具有较高的比容量和能量密度，是下一代锂离子电池负极材料的研究热点。未来，随着技术的进步和研究的深入，锂离子电池负极材料将呈现出多样化和高性能化的特点。