扫描电镜在锂电池负极材料的应用

更新时间2024-03-13
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什么是负极材料？

负极材料是电池在充电过程中，锂离子和电子的载体，起着能量储存与释放的作用，主要影响锂电池的首次效率、循环性能、倍率等指标。在电池成本中，负极材料约占5%-15%,是锂离子电池的四大关键材料之一。

锂电池工作时主要的移动离子是阳离子，电池充电时，正极的锂原子电离为带正电荷的锂离子和电子。带正电的锂离子从正极出发，穿过薄膜后到达负极，并在负极与电子合成锂原子。电池放电时则相反，锂离子从负极材料表面电离为锂离子和电子，其中带正电荷的锂离子从负极出发，穿过薄膜后到达正极，并与电子合成锂原子。锂离子电池能否成功地制成，关键在于能否制备出可逆地脱/嵌锂离子的负极材料。

图1：锂电池工作原理示意图

负极材料的类型

负极材料主要分为碳材料与非碳材料两类。碳类是指碳基体系，主要包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球和硬碳。目前市场化应用程度最高的为碳材料中的石墨类负极材料。相比其他类型锂电池负极材料应用，天然石墨和人造石墨在电池比容量、首次效率、循环寿命、安全性等方面具备综合优势，且原材料来源广泛、价格便宜，是最主流的锂电池负极材料。

非碳材料主要包括硅基材料、锡基材料、钛基材料、氮化物和金属锂等。