锂离子电池负极材料的研究进展
摘要：锂离子电池作为一种电源应用很广泛，但是在应用中存在一些不足，选取电化学性能良好的正负极材料是提高和改善锂离子电池电化学性能最重要的因素。简单介绍锂离子电池的电化学反应原理和从新型碳材料、硅基负极材料、锡基负极材料三方面锂离子电池的研究状况，并展望了锂离子电池负极材料的发展趋势。关键词：锂离子电池；负极材料；研究现状0引言目前全球最具潜力的可充电电池是锂离子电池。用碳负极材料的商品化的锂离子电池可逆比容量已达350mAhg，快接近理论比容量372mAhg1。随着全球化的加快，科技日新月异，电子产品日益普及，发展中的电动汽车等对电池能源提出了更高的要求，其中主要包括能量密度、使用寿命等2。开发新型、廉价的负极材料是锂离子电池研究的热点课题之一。就目前而言，主要有新型碳材料、锡基材料、硅基材料等，本文研究了这些新型负极材料的研究现状及未来的发展方向。1锂离子电池的电化学反应原理锂离子电池是指用锂离子嵌入化合物作为正负极的二次电池锂离子电池的正极材料必须有能够接纳锂离子的位置和扩散路径目前应用性能较好的正极材料是具有高插入电位的层状结构的过渡金属氧化物和锂的化合物如LixCoO2LixNiO2以及尖晶石结构的LiM
2O4等这些正极材料的插锂电位都可以达到4V以上vsLiLi3负极材料一般用锂碳层间化合物LixC6其电解质一般采用溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6等的有机溶液。
锂离子电池实际上是一个锂离子浓差电池正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物构成充电时Li从正极脱嵌经过电解质嵌入负极此时负极处于富锂态正极处于贫锂态放电时则相反Li从负极脱嵌经过电解质嵌入正极正极处于富锂态负极处于贫锂态锂离子电池的工作电压与构成电极的锂离子嵌入化合物本身及锂离子的浓度有关3。2新型碳材料在新型碳负极方面，未来的发展将主要集中在高功率石墨类负极及非石墨类高容量碳负极，以满足未来动力和高能电池的需求。新型碳材料：如碳纳米管CNT
f石墨烯，由于具有特殊的一维和二维柔性结构、优良的导热性和导电特性，因此在锂离子电池应用中具有巨大的潜力4。21碳纳米材料碳纳米材料主要包括碳纳米管和碳材料的纳米掺杂。在碳材料中掺杂纳米状态的硅原子是最典型的碳材料纳米掺杂，Si嵌入锂时形成的Li44Si理论容量高达4200mAhg。自从1991年人们发现碳纳米管后，其特有的纳米性能受到广泛地关注。它是一种单层或多层纳米级管状材料r