·开发与创新·

机电产品开发与创新

Development ＆ Innovation of Machinery ＆ Electrical Products

Vol．24,No．4

July．,2011

第 24 卷第 4 期

2011 年 7 月

0 引言

随着时代的进步，能源与人类社会的生存和发展密

切相关。持续发展是全人类的共同愿望与奋斗目标。矿

物能源会很快枯竭，解决日益短缺的能源问题和日益严

重的环境污染是对国家经济和安全的挑战也是对科学技

术界地挑战，根据《国务院关于加快培育和发展战略性

新兴产业的决定》，我国计划用

年时间使新能源等七

大战略新兴产业整体创新能力和产业发展水平达到世界

先进水平，为经济社会可持续发展提供强有力的支撑。

可见我国对新能源的重视已达到战略高度，而电池行业

作为新能源领域的重要组成部分，已经成为全球经济发

展的一个新热点。

电极是电池的核心，由活性物质和导电骨架组成。

正负极活性物质是产生电能的源泉，是决定电池基本特

性的重要组成部分。本文就锂离子电池的负极材料进行

研究。

1 选材要求

一般来说，锂离子电池负极材料的选择主要要遵循

以下原则：

①

插锂时的氧化还原电位应尽可能低，接近

金属锂的电位，从而使电池的输出电压高；

②

锂能够尽

可能多地在主体材料中可逆的脱嵌，比容量值大；

③

在

锂的脱嵌过程中，主体结构没有或很少发生变化，以确

保好的循环性能；

④

氧化还原电位随插锂数目的变化应

尽可能的少，这样电池的电压不会发生显著变化，可以

保持较平稳的充放电；

⑤

插入化合物应有较好的电子电

导率和离子电导率，这样可以减少极化并能进行大电池

充放电；

⑥

具有良好的表面结构，能够与液体电解质形

成良好的固体电解质界面膜；

⑦

锂离子在主体材料有较

大的扩散系数，便于快速的充放电；

⑧

价格便宜，资源

丰富，对环境无污染。

2 主要类型及其特点

用作锂离子电池负极材料的种类繁多，根据主体相

的化学组成可以分为金属类负极材料、无机非金属类负

极材料及金属

无机非金属复合负极材料。

（

）金属类负极材料：这类材料多具有超高的嵌锂

容量。最早研究的负极材料是金属锂，由于电池的安全

问题和循环性能不佳，金属锂在锂二次电池中并未得到

应用，目前金属单质还不具有直接用作锂离子电池负极

材料的可行性。锂合金的出现在一定程度上解决了金属

锂负极可能存在的安全隐患，但是锂合金在反复的循环

过程中经历了较大的体积变化，存储大量的锂时，体积

可膨胀到原来的数倍，极大程度的造成电极粉化，电池

容量迅速衰减，这使得锂合金并未成功用作锂离子二次

电池的负极材料

（

）无机非金属类负极材料：用作锂离子电池负极

的无机非金属材料主要是碳材料、硅材料及其它不同非

金属的复合材料

碳材料：碳材料主要包括石墨类碳材料和非石墨类

碳材料，这里只介绍石墨类碳材料。

锂离子电池负极材料的研究

冯启路，杜啸岚

（平顶山工业职业技术学院化工系，河南平顶山

467000

）

收稿日期：

2011－04－22

作者简介：冯启路（

1953-

），男，河南新蔡县人，副教授。

摘

要：随着时代的进步，能源与人类社会的生存和发展密切相关。持续发展是全人类的共同愿望与奋斗

目标。矿物能源会很快枯竭，解决日益短缺的能源问题和日益严重的环境污染是对国家经济和安

全的挑战也是对科学技术界地挑战，根据《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，

我国计划用

年时间使新能源等七大战略新兴产业整体创新能力和产业发展水平达到世界先进水

平，为经济社会可持续发展提供强有力的支撑。可见我国对新能源的重视已达到战略高度，而电

池行业作为新能源领域的重要组成部分，已经成为全球经济发展的一个新热点。

关键词：锂离子；负极；材料

中图分类号：

TN86

文献标识码：

doi:10.3969/j.issn.1002-6673.2011.04.012

文章编号： 1002－6673 （2011） 04－028－02