2018/9/18 旺材锂电 干货丨锂电池各种负极材料性能、优缺点及改进特性分析 旺材锂电 6月17日 更多，更及时的干货内容，请加我们的微信公众号：wc_ldc 诚邀业内人士及机构向我们投稿，投稿有礼 投稿邮箱：tougao@maicai360 来源：电池视界 （原标题：锂电池各种负极材料性能、优缺点及改进特性分析 ） 锂电池主要负极材料有锡基材料、锂基材料、钛酸锂、碳纳米材料、石墨烯材料等。锂电池负极材料的能量密度是影响锂电池能量密度的主要因素之 一，锂电池的正极材料、负极材料、电解质、隔膜被称为锂电池的四个最核心材料。下面我们简单介绍一下各类负极材料的性能指标、优缺点及可能 的改进方向。 碳纳米管 碳纳米管是一种石墨化结构的碳材料，自身具有优良的导电性能，同时由于其脱嵌锂时深度小、行程短，作为负极材料在大倍率充放电时极化作用较 小，可提高电池的大倍率充放电性能。 然而，碳纳米管直接作为锂电池负极材料时，会存在不可逆容量高、电压滞后及放电平台不明显等问题。 如Ng等采用简单的过滤制备了单壁碳纳米 管，将其直接作为负极材料，其首次放电容量为1700mAh/g，可逆容量仅为400mAh/g。 mp.weixin.qq/s?__biz=MzI0ODc5NTQ4NQ==&tempkey=OTc0XzV3Tmh1bFRuUSs2V2locmJjQ1lYTmFEY05BVkJDT1ItSHU2cmEteXRnYUFEUVA5VF9nZUc1Q2lCVVgycGgzMWd5aEpjQ3ljSWRONHp5… 1/7 2018/9/18 旺材锂电 图1 碳纳米管负极料 碳纳米管在负极中的另一个应用是与其他负极材料（石墨类、钛酸锂、锡基、硅基等）复合，利用其独特的中空结构、高导电性及大比表面积等优点 作为载体改善其他负极材料的电性能。 如郭等采用化学气相沉积法，在膨胀石墨的孔洞中原位生长碳纳米管，合成了膨胀石墨/碳纳米管复合材料， 其首次可逆容量为443mAh/g，以1C倍率充放电循环50次后，可逆容量仍可达到259mAh/g。 碳纳米管的中空结构及膨胀石墨的孔洞，提供了大量 的锂活性位，而且这种结构能缓冲材料在充放电过程中产生的体积效应。 石墨烯 2004年英国Manchester大学研究者首次发现石墨烯材料，并获得诺贝尔奖。 石墨烯是一种由碳六元环形成的新型碳材料,具有很多优异的性能，如 大比表面（约2600m2g-1）、高导热系数（约5300Wm-1K-1）、高电子导电性（电子迁移率为15000cm2V-1s-1)和良好的机械性能，被作为锂 离子电池材料而备受关注。 石墨烯直接作为锂电池负极材料时，具有非常可观的电化学性能。 试验室曾采用水合肼作为还原剂、制备了丛林形貌的石墨烯片，其兼具硬碳和软碳 特性，且在高于0.5V电压区间，表现出电容器的特性。 mp.weixin.qq/s?__biz=MzI0ODc5NTQ4NQ==&tempkey=OTc0XzV3Tmh1bFRuUSs2V2locmJjQ1lYTmFEY05BVkJDT1ItSHU2cmEteXRnYUFEUVA5VF9nZUc1Q2lCVVgycGgzMWd5aEpjQ3ljSWRONHp5… 2/7 2018/9/18 旺材锂电 图2 石墨烯负极材料 石墨烯负极材料在1C放电倍率下,首次可逆容量为650mAh/g，100次充放电循环后容量仍可达到460mAh/g。 石墨烯还可作为导电剂，与其他负极 材料复合，提高负极材料的电化学性能。 如Zai等采用超声分散法制备了Fe3O4/石墨烯复合材料，在200mA/g的电流密度下放电，经过50次循环 后，容量为1235mAh/g；在5000和10000mA/g电流密度下放电，经过700次循环后，容量分别能达到450mAh/g和315mAh/g，表现出较高的容 量和良好的循环性能。 钛酸锂 尖晶石型钛酸锂被作为一种备受关注的负极材料，因具有如下优点：