锂电池负极材料文献综述
引言：本文综述了锂离子电池负极材料的最新研究进展,并对锂离子电池负极材料的发展趋势进行展望.
随着煤炭、石油等自然资源的日益枯竭,以锂离子电池为代表的绿色电源再次受到科研工作者的青睐.锂离子电池具有许多突出的优点,比如电压高、储存能量密度大、循环寿命长、工作温度范围宽而且没有记忆效应.随着锂离子电池被广泛应用于笔记本电脑、手机、航空航天、电动汽车等领域,锂离子电池在人们日常生活以及工业等领域所产生的影响越来越大.现在电池的能量密度是制约锂离子电池发展的重要因素,锂离子电池的负极材料是锂离子电池的核心材料之一,改善负极材料对提高锂离子电池的总体性能有着较大影响.
1 无机非金属类材料
1、1 石墨
石墨可分为人造石墨和天然石墨.中间相碳微球以及石墨纤维是比较常见的两种人造石墨,而天然石墨包含鳞片石墨和无定型石墨.石墨的结构为层状晶体结构,而且结构完整、结晶度较高,锂离子嵌入位置较多,有利于锂离子的嵌入以及脱嵌,因此有着较高的比容量,其理论比容量为 372 mAh/g,此外石墨低廉,所以石墨是比较合适的锂离子电池负极材料.但是石墨类材料作锂离子电池负极时也存在一定的缺陷,其与有机溶液的相容较性较差、循环性能也不理想,因此需要对石墨进行改性处理.常见的处理方法有：使用与所用电极相匹配的溶剂、掺杂改性处理、氧化还原处理.
1、2 无定型碳
无定型碳可分为软碳以及硬碳两大类.在温度高于2500 ℃情况下能石墨化的无定型碳称为软碳,碳纤维、石油焦、中间相碳微球、针状焦等都是较常见的软碳.软碳石墨化度较低、与电解液的相容性好,但是输出电压不理想,不能提供稳定的工作电压而且首次充电以及放电的不可逆容量很高.
在温度高于2500 ℃情况下也较难石墨化的无定型碳称为硬碳（难石墨化碳）,有机聚合物热解碳、树脂碳、碳黑等都是较常见的硬碳.难石墨化的碳材料是由相互交错的单石墨层组成,有利于锂离子的嵌入,因此其作锂离子电池负极材料时有着较高的比容量,同时难石墨化碳还表现除了良好的耐过充性能,当嵌锂含量达到110 %时,金属锂不会析出.此外,其与电解液的相容性也比较理想.但也有明显的缺点,比如：循环性能不理想、首次不可逆容量较高,存在电压滞后等现象.目前可对硬碳采取以下方法进行改良：（1）增加煅烧时间.（2）进行真空碳化.（3）进行包覆掺杂[1].
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