第３ｌ卷第２期

电

池

Ｖｄ

３１．Ｎｏ２

２００１年４月

ＢＡＴＴＥＲＹ

ＢＩＭＯＮＴＨＬＹ

Ａｐｒ，２００ｌ

锂离子电池负极材料的现状与发展

吴国良

（北京有色垒属研究总院，北京１０００８８）

摘要：介绍了锂离子电池负极材料的研究开发与应用现状，井对其发展进行了探讨。目前已实际用于娌离于电池的负极

材料基本上都是碳素材料，其比容量选到３００ｒａＡｈ／ｇ以上，并已接近ＬｉＣ６的理论比客量（３７２ｍ岫／ｇ）。负极材料的研究

与开发重点将朝着高比容量、高充放电效率、高循环性能以度低成本方向发展，实用性负极材料的比客量特突破Ｌｉ巴理

论此容量。

关键词：锂离子电池；负极材料；容量

中国分类号：ｒｌＭ９１２．９

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１一１５７９１２００１）０２—００５４—０４

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目前，已实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素

材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球（ＭＣＭＢ）、石油焦、

碳纤维、热解树脂碳等。在电池充放电过程中，锂在负极碳材

料内脱／嵌并形成锂碳插人化物Ｌ－，吒：

Ｌｉ，Ｃ６：一Ｌｉ…ｑ＋ｙＬｉ＋＋ｙｅ（Ｊ≤Ｔ≤Ｉ）

近年来对锂离子电池负极材料的实用化研究工作基本上

围绕着如何提高质量比容量与体积比容量、首次充放电效率、

循环性能及降低成本这几方面展开。通过对各种碳素材料（包

括石墨）的结构词整，表面改性处理，形成具有外壳的复合型材

料结构，在碳材料中形成纳米孔穴结构，以及采用纳米材料新

技术，研究使锂在碳材料中的脱嵌过程不仅按ＬｊＧ化学计量

进行，还可按非化学计量进行，使碳素材料的比容量由Ｌｉ匕的

理论容量值３７２ｍＡｈ／ｇ，提高到５００～１０００ｍＡｈ／ｇ。另外，在非

碳负极材料研究方面所取得的进展，也向人们展示了锂离子电

池负极材科发展的Ｊ１阔前景．本文将对锂离子电池负极材料

的研究开发及其应用的现状与发展进行综述和探讨。

ｌ碳素负极材料研究

Ｉ．１碳材料

碳材料是人们最早开始研究并应用于锂离子电池的生产

中、至今仍为大家关注和研究的重点之一。碳材料通常是无序

结构，结晶度（或石墨化度）低，晶粒Ｒ，ｑ－Ａ，，晶面距（ｄ呻２）较大，

与电解液的相容性较好，可以在碳酸丙烯酯（ＰＣ）有机电解液体

系中正常工作，但首次充放电不可逆容量较高，输出电压较低，

无明显的充放电平台电压。

鹱

（ａ）易石罐化碳

（ｂ）难石墨化碳

ａ

Ｇｒａｐｈｉｔｉｚａｂｌｅ

Ｃａｒｂｏｎ

ｂ

Ｎｏｎ

ｇｒａｐｈｉｔｉｚａｂｌｅｃａｒｂｏｎ

图１

Ｆｒａｎｋｌｉｎ提出的碳材料结构模型

Ｆｉｇ

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ｐ∞ｐｏ｝ｄ

ｂｙＦｒａｎｋｌｉｎ

碳材料根据其结构特性可分成两类：易石墨化碳及难石墨

化碳，也就是通常所说的软碳和硬碳。图１是Ｆｒａｎｋｌｉｎ描述的

这两种碳的结构模型ｏ”。

与软碳相比．通常硬碳的晶粒较小，晶粒取向更为不规则．

作者简介：

是国ｆｔ（１９６０一），男，江苏建湖凡．北京有色金属研究总院教授级高级工程师，山东潍坊青鸟华光电池有限公司副总经理一主要

从事锂离子电池履其材料的研究开发。

万方数据