浅谈锂离子电池正负极材料

正极材料在锂离子电池的总成本中占据40%以上的比例。锂离子电池正极材料是含有锂的过度金属氧化物，属于一类功能陶瓷材料。关于用于锂离子电池的材料来说，锂离子必须能够在晶体中自由的扩散，晶体结构决定了锂离子的移动维数。目前正在使用和开发的锂离子电池正极材料中，以过渡金属氧化物所表现出的性能最佳，重要有：层状盐结构的钴酸锂、镍钴酸锂、镍锰酸锂和镍锰钴酸锂三元材料，尖晶石型的锰酸锂，橄榄石型的磷酸铁锂等锂锰氧化物。

正极材料一直是锂离子电池核心，它的选择直接决定了电池性能的高低。正极材料的选择重要是，可逆脱锂和嵌锂的过渡金属氧化物，是锂离子电池的重要成分之一。锂离子正极材料重要以氧化物为主，目前研制成功并得到应用的正极材料重要有钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料镍钴锰酸锂(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)等。

锂离子电池负极材料的发展是高比容量、高充放电效率、高循环性能和较低成本。锂离子电池重要负极材料有锡基材料、锂基材料、钛酸锂、碳纳米材料、石墨烯材料等。锂离子电池负极材料的能量密度是影响锂离子电池能量密度的重要因素之一。

高性能负极材料的研究成为当前锂离子动力锂电池最为活跃的板块之一。锂离子电池负极材料目前处于锂离子电池产业中最关键的环节。按锂离子电池成本比例，负极材料占比锂离子电池总成本的25%～28%。现阶段，锂离子电池负极材料重要有碳材料、过渡金属的氧化物、合金材料、硅材料及其他含硅材料，含锂的过渡金属的氮化物以及钛酸锂材料。各种材料的比容量和性质又各不相同。

按照材料的组分，通常可以将锂离子电池负极材料分为2大类：碳材料和非碳质材料。碳材料负极进一步分类为天然石墨负极、人造石墨负极、中间相碳微球(MCMB)、软炭(如焦炭)负极、硬炭负极、碳纳米管、石墨烯、碳纤维等;其他非碳负极材料重要分为硅基及其复合材料、氮化物负极、锡基材料、钛酸锂、合金材料等。