锂离子电池的负极材料---碳、硅，各有什么特点？

　　在锂离子电池材料中，负极材料属于重要的组成部分，能够对整体电池的性能产生较大影响。目前，负极材料主要被划分为两个类别，一种为商业化应用的碳材料，例如天然石墨、软碳等，另一类为正处于研发状态，但是市场前景一片大好的非碳负极材料，例如硅基材料、合金材料、锡金材料等等。

　　1、碳负极材料：此种类型的材料无论是能量密度、循环能力，还是成本投入等方面，其都处于表现均衡的负极材料，同时也是促进锂离子电池诞生的主要材料，碳材料可以被划分为两大类别，即石墨化碳材料以及硬碳。其中，前者主要包括人造石墨以及天然石墨。人造石墨的形成过程为：在2500℃以上的温度中，将软碳材料进行石墨化处理之后得到，MCMB属于人造石墨中比较常用的一种，其结构为球形，表面质地较为光滑，直径大约为5-40μm。由于受其表面光滑程度影响，使电极表面以及电解液之间发生反应的几率降低，进而降低了不可逆容量。同时，球形结构能够方便锂离子在任何方向进行嵌入和脱出活动，对保障结构稳定具有较大的促进作用。天然石墨也具有诸多优势，其结晶度较高、可嵌入的位置较多，并且价格较低，是较为理想的锂离子电池材料。但其也存在一定的弊端，例如在与电解液反应时，相容性较差，在进行粉碎时表面存在诸多缺陷等，这都将对其充电或放电的性能产生较大的不利影响。

　　此外，硬碳的形成过程为：在2500℃的状态下，难以实施石墨化的碳材料，其主要为高分子化合物的热解碳，通过高倍显微镜能够看出，其是由许多纳米小球堆积而成，整体呈现出花团簇状，具体如图1所示。在其表面具有大量纳米孔的无定形区域，在容量方面远远超过石墨的标准容量，进而对循环能力产生较大的不利影响。

　　2、硅负极材料：由于硅物质的储存量较为丰富，且价格较为低廉，因此将其作为新型负极材料应用到锂离子电池中十分理想。但是，由于硅属于半导体，电导率较差，并且在嵌入的过程中将会使体积膨胀成以往的数倍，最高膨胀度能够达到370%，这将导致活性硅粉化和脱落，难以与电子进行充分的接触，进而使得容量迅速缩减。要想使硅在锂离子电池材料中得到良好的应用，使其在充电或者放电的过程中，能够对其体积进行有效的控制，进而使其容量和循环能力得到极大的保障，可以采用以下几种方式来实现，第一，使用纳米尺寸的硅。第二，将硅与非活性基体、活性基体、粘接剂相结合。第三，利用硅薄膜，其已经被视为是下一代最为适用的商用负极材料。