锂电负极材料的发展进程与种类概述

锂电负极材料的发展进程与种类概述

刘仁健 ,蒋珊

湖南海利锂电科技有限公司

摘要：介绍的第一种金属阴极材料是锂，但其循环性能相对较低，体积效应也很大。金属合金的容量和体积大于容量。同时，合金材料由于其优良的导电性能和加工能力，被认为具有很大的发展潜力。在LIB领域引起极大关注的锡石化合物在合成成本低和来源丰富方面比硅具有优势。但是，作为LIB的TBC负极有两个主要缺点:由于延伸率和收缩率的显着变化，TBC授粉；以及由于不可逆形成，库仑效率相对较低。本文主要分析锂电负极材料的发展进程与种类概述。

关键词：锂离子电池；锂电负极材料；发展进程；种类

引言

各种金属氧化物材料，如NO2、CO2、O3、Fe3O4和MnO2，可用作阴极材料，因为它们的理论值大、功率密度高，因而允许广泛使用。然而，金属氧化物不可避免地面临若干重大问题:合金脱盐过程中的体积变化很大；初级颗粒的破碎和聚合；电导率差，这些因素阻碍了锂在电化学中的反应和反应。但是随着研究的发展，人们逐渐通过纳米复合材料等方法克服了这些问题，对未来的发展具有巨大的潜力。

1、锂离子电池的发展

由于矿物燃料对环境的污染及其不可再生性，人们开始强调清洁能源的新来源，如风能、水力、潮汐等。其中一个是电化学。锂离子电池的发展始于电化学能源。锂离子电池的前体可追溯到1975年，当时三洋开发了Li/MnO2电池，这种电池不称为锂离子电池，但通常作为负极Li金属运行，其缺点随着时间的推移而大大扩大:金属锂是电池的负极，很容易产生 固体内核沿某些晶体快速发展，导致晶体与树枝形成，容易引起短电池电路，引起电池爆炸等安全问题。 这个问题阻碍了锂电池工业的发展，锂电力工业的发展进入了近乎停滞的状态。

2、对负极材料的选择条件

①Li脱附反应氧化还原潜力低，满足锂离子电池的高输出电压；②在集成萃取过程中，电极的电气位置变化相对较小，有助于实现电池稳定工作电压；③满足锂离子电池高能量密度的大可逆容量；④结构稳定性在Li脱壳过程中良好，使电池寿命较长；②负极表面应能产生致密稳定的固体电解质膜(SEI)，以避免负极表面电解液持续减少和正极Li的不可逆消耗；⑥e和Li+具有较低的运输阻抗，以获得较高的装卸系数和低温装卸性能；⑴材料充放电后的化学稳定性良好，以提高电池安全性和循环度，降低自放电率；③电池的制造工艺和报废工艺对环境无害，不会对环境造成严重污染和中毒；⑵制备工艺简单、适应性强、制造和使用成本低；资源丰富。

3、锂离子电池负极材料研究现状

3.1天然石墨

天然石墨有两层晶体结构:六层和钻石层。晶体结构为非金属，如图1所示。它具有独特的物理和化学特性，例如高温强度、耐氧性、耐腐蚀性、热冲击性、高强度、良好的韧性、高强度的自润滑性、导热性和电导率。而且中国拥有世界70%以上的石墨储量，因此成本也很低，成为锂离子电池的负极材料。但是，由于天然石墨粉末颗粒的外表面没有均匀反应活性，颗粒粒度大，对电解质敏感，表面体结构容易在充放电过程中受损，容易形成含电解质的Li-GIC层状化合物， 体积变化的影响在锂集成过程中非常大(约80 %至300 %)，锂金属贮存基质容易开裂和授粉，导致与收集液失去电接触，导致电池容量迅速减少，导致效率低下等缺陷 酚醛树脂被天然微晶石墨复盖，锂离子电池用碳成型，以获得酚醛石墨负性材料。

3.2基材料

最近，国内外研究机构对锡基复合纳米材料的研究取得了重大进展，加深了对材料结构稳定机制的了解，初步开发大规模制备技术对于促进锂离子电池负极材料工业化至关重要铜锡合金是一种经过进一步研究的锡合金材料，纳米cu6sn 5合金还原成有机溶剂，颗粒尺寸为30-40nm，100循环后可逆容量为1450 mah/ml；一种结构改性研究方法，合成负Sn-Cu合金材料，Sn-Cu合金核壳结构设计大大提高了负材料循环稳定性，初始放电比接近800mAh/g，电荷比超过500mAh/g，且采用同轴静电纺丝技术成功制备碳纤维骨架，将锡随机分配到碳中，包裹在芯结构纳米纤维的外层碳中，当碳温度达到800℃，锡与非晶碳共存的晶体结构为 锂离子电池的循环稳定性较好，经过50个循环，容量保留率达到69%。

3.3锂离子电池研究进展

锂离子电池是一种能量密度较高同时拥有高电压的轻巧二次电池，在目前全球寻求新能源的大的时代背景下，其在便携式通讯设备以及新型交通工具，其工作电压高、循环寿命长、安全性能好以及充电快速的特点使得其备受各大产业的青睐，由于其现状还属于不太成熟的阶段，因此还存在着回收率以及衰老率等情况，现阶段锂离子电池的研发也处于备受科研人员的关注。在2019年，就锂离子电池的电化学性能进行了相关研究，在整个研究阶段中，他们首先进行了复合材料的制备，紧接着就对材料进行了表征，通过多幅具体的表征结果图像，进行对比分析发现复合材料中的碳以及硅的分离会使得电化学性能降低，此外通过材料的电化学结果测试分析得出的具体图像以及散点图并结合所查表格数据得出高能球磨时间对其电化学性能影响极大。次年方称辉[7]等就锂离子电池多孔硅的制备及性能进行了研究，相比其他人，他们在材料制备过后首先进行了物理表征，然后才进行了电化学性能表征，通过得出的XDR曲线以及其他电化学曲线发现将石墨烯与多孔硅相符合可以抑制体积相对膨胀同时增加导电性，这位锂离子电池的生产起到了促进作用。将磷化镍作为负极材料并研究了相应的锂离子电池电化学性能，他们在实验过程中运用了更为精密的仪器制备了纳米复合材料然后进行了复杂的电池组装以及样品测试，并对其分别进行XRD、SEM、BET、电化学性能分析以及拉曼分析，通过方能西交流阻抗谱图发现氧化石墨烯的加入可以防止粒子团聚同时缓解反应过程中产生的体积效应。对二氧化硅还原石墨烯并作为锂离子电池电池负极材料进行了相关研究，在制备完成样品过后，使用X-射线衍射仪表征样品，样品在高温预处理后在测定相应的含量，他们简化了前辈的实验测试方法，在电化学测试后仅进行了电化学性能表征和结构表征，在得出的散点图中通过更多的公式来进行扩散系数的计算，也在多次计算结果对比过后发现衍生形成的无定形碳层可以使得离子得到更多的扩散，电容量也可以达到更高。为解决锂离子电池在充放电过程中会出现的体积膨胀情况，在近期研究了碳网封装石墨烯作为锂离子电池负极材料所展现的特性，在合成路线、工作电极制备以及测试方法上均选用了更为复杂的方法，在数据处理以及结果分析上也是将物理与电化学分析相结合，在多种仪器产生的对比图中可以明显观察到升高温度比如使用水热法或者选择高温碳化的方法可以使得锂离子电池的循环更为稳定，这为锂离子电池的研制产生了良好的影响效应。

结束语

总之，地基是房屋建筑基础工程的重中之重，地基的施工效果对房屋整体施工质量有直接影响，因此有必要加强对现代房屋建筑基础施工技术的研究，首先是基础土方技术，底板后粘带 植被土压实桩施工技术、灌浆施工技术等，不断更新和完善具体施工技术，加强施工质量控制，有效提高整体水平。

参考文献：

[1]王鹏博,郑俊超.锂离子电池的发展现状及展望[J].自然杂志,2017(4).

[2]王洪飞,谢安清.锂离子电池的负极材料的研究状况及未来发展[J].当代化工研究,2018,No.26(02):143-144.

[3]胡勇胜.基于无烟煤软碳负极材料的低成本钠离子电池开发成功[J].物理,2017,46(2):1

[4].谢秋生,王磊,刘萍.多孔淀粉硬炭负极材料的制备及性能研究[J].炭素技术,2016,35(3):4.

[5]汪丽丽,潘杰,时志强.酚醛树脂基硬炭负极材料的制备与储锂性能研究[C]第31届全国化学与物理电源学术年会论文集.2015.