前言
随着社会的不断发展，电子，信息，生物等新兴产业不断涌现；而能源危机和化石燃料造成的环境污染问题日益严重，人们对于新能源的需求和要求也迫在眉睫。虽然太阳能，风能，核能等新能源也在迅速发展，但目前仍旧存在不稳定性，成本高，效率低等缺点。人们在寻求高性能的储能设备时，锂电池因为具有的大容量，绿色环保，安全高效等特点受到广泛关注。作为优秀的新材料储能设备，锂电池广泛应用于水力、风力和太阳能电站等新能源系统、电动交通工具如电动汽车、军事装备以及航空航天等多个领域。
一．综述
- 锂离子电池负极材料概述
1.1碳负极材料
锂电池常用的负极材料是碳，虽然储量丰富，化学性能稳定，但是有倍率性能较差，克容量不足，振实密度较低的缺点。因此，开发高稳定度、高能量密度、高倍率性能的锂电池负极材料显得尤为重要。
碳材料负极主要分为石墨、无定形碳和生物质碳。石墨类负极主要包括天然石墨和人工石墨，因具有稳定性高、导电性好、来源广等优点，是目前应用较为广泛的锂离子电池负极材料。天然石墨负极的比容量、倍率性能以及振实密度不能满足高性能负极材料的要求，人工石墨虽然性能有极大提升，但其高温制备使得生产成本大幅提高。无定形碳有硬碳和软碳两种结构，与石墨相比，软碳由于高温煅烧，具有高孔隙率、稳定性等优点，但也存在电压滞后，首次库伦效率低的缺陷[1]。而硬碳的石墨化程度低，内部更加混乱无序，虽然能够满足大功率放电的需求，但是疏松多孔的结构使得硬碳的稳定性不够，易与外界接触反应。由木材，秸秆等植物原料加热碳化制成生物炭，因为孔隙结构、导电性、化学稳定性等方面的优秀表现，作为可再生资源来制备多孔碳作为负极材料。不管是哪种碳材料，作为锂电池负极时，都有各自的优势和缺陷。
1.2 TiO2负极材料
二氧化钛作为电极材料时，具备高电压，稳定性和安全性等优点，但是比容量较低，电导率较差。
与商业化石墨负极相比，二氧化钛在脱嵌肛过程中体积变化较小，有利于维持材料结构稳定性，获得优异循环性能。二氧化钛工作电压较高，在脱嵌肛过程中可以避免产生的锂枝晶刺穿隔膜，具有更高的安全性。二氧化钛较为廉价，环境友好。综合而言，二氧化钛是一种很有应用前景的锂离子电池负极材料。二氧化钛存在的主要问题在于理论比容量虽然与石墨相近，但是实际比容量较低，很难满足高能量密度需求;其次，二氧化钛导电性及锂离子扩散系数较低，大电流充放电性能较差。
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