什么是负极材料？分类有哪些？优缺点介绍

1、负极材料

负极材料一般是指锂离子电池负极材料，它是锂离子电池的重要组成部分，约占锂电池成本的10%-15%，负极材料的组成和结构对锂离子电池的电化学性能具有决定性的影响。一般来说，负极材料应该满足氧化还原电位要尽量低、结构稳定、比容量高、较高的电子导电率与离子迁移率和环境友好等条件。

2、负极材料分类

负极材料主要分为碳材料与非碳材料两类。

(1)碳材料

碳类是指碳基体系，主要包括石墨类负极材料(天然石墨、人造石墨、复合石墨和中间相炭微球);石墨烯负极材料和无序碳负极材料(硬碳、软碳)。

(2)非碳材料

主要包括硅基负极材料(Si0负极材料、硅碳负极材料和硅基合金负极材料);钛酸锂负极材料和其他非碳负极材料。

3、锂离子电池负极材料的优缺点

(1)碳类材料(商业化)

优点：技术成熟，成本低

缺点：嵌锂电位低，易析出锂，不安全，比容量低

(2)金属氧化物

优点：嵌锂电位高，安全，比容量高

缺点：体积膨胀大，循环性能差，电压滞后

(3)合金类材料

优点：比容量大

缺点：体积变化大，循环性能差

(4)钛基材料

优点：嵌锂电位高，电压平台好

缺点：导电性差，倍率性能差

(5)新型碳材料-石墨烯

优点：比容量大，循环性能好

缺点：容易堆积，大电流比容量偏低

4、常见负极材料对比

(1)天然石墨负极材料

理论容量：340-370mAh/g

首次效率：>93%

循环寿命：一般

安全性：较好

倍率性：一般

成本：较低

优点：能力密度高、加工性能好

缺点：电解液相容、性差膨胀较大

(2)人造石墨负极材料

理论容量：310-360mAh/g

首次效率：>93%

循环寿命：较好

安全性：较好

倍率性：一般

成本：较低

优点：膨胀低、循环性能好

缺点：能量密度低、加工性能差

(3)硅基负极材料

理论容量：300-4000mAh/g

首次效率：>77%

循环寿命：较差

安全性：一般

倍率性：较好

成本：较高

优点：能量密度高

缺点：膨胀大、首次效率低、循环性能差

来源：《2021年负极材料行业发展趋势展望与产业链剖析研究报告(29页).pdf》