掃描電鏡在鋰電池負極材料的應用

更新時間2024-03-13
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什么是負極材料？

負極材料是電池在充電過程中，鋰離子和電子的載體，起著能量儲存與釋放的作用，主要影響鋰電池的首次效率、循環性能、倍率等指標。在電池成本中，負極材料約占5%-15%,是鋰離子電池的四大關鍵材料之一。

鋰電池工作時主要的移動離子是陽離子，電池充電時，正極的鋰原子電離為帶正電荷的鋰離子和電子。帶正電的鋰離子從正極出發，穿過薄膜后到達負極，并在負極與電子合成鋰原子。電池放電時則相反，鋰離子從負極材料表面電離為鋰離子和電子，其中帶正電荷的鋰離子從負極出發，穿過薄膜后到達正極，并與電子合成鋰原子。鋰離子電池能否成功地制成，關鍵在于能否制備出可逆地脫/嵌鋰離子的負極材料。

圖1：鋰電池工作原理示意圖

負極材料的類型

負極材料主要分為碳材料與非碳材料兩類。碳類是指碳基體系，主要包括人造石墨、天然石墨、中間相碳微球和硬碳。目前市場化應用程度最高的為碳材料中的石墨類負極材料。相比其他類型鋰電池負極材料應用，天然石墨和人造石墨在電池比容量、首次效率、循環壽命、安全性等方面具備綜合優勢，且原材料來源廣泛、價格便宜，是最主流的鋰電池負極材料。

非碳材料主要包括硅基材料、錫基材料、鈦基材料、氮化物和金屬鋰等。