锂电池
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料的电池通称，由于锂金属化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。锂离子电池负极是石墨等插层结构材料，电池中是锂离子在正负极移动，因此比锂电池安全很多。通常而言锂电池可分为锂离子电池和锂聚合物电池， 锂离子电池：电解液是液态；聚合物电池的电解质是凝胶或者固态，相比前者锂聚合物锂电池会更安全一些。
目前已经市场化的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等产品。
锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。负极材料是锂离子电池储存锂的主体，使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出。锂电池充电时，正极中锂原子电离成锂离子和电子，并且锂离子向负极运动与电子合成锂原子。放电时，锂原子从石墨晶体内负极表面电离成锂离子和电子，并在正极处合成锂原子。
负极材料主要影响锂电池的首次效率、循环性能等，负极材料的性能也直接影响锂电池的性能，负极材料占锂电池总成本5~15%左右。负极材料种类上，包括碳系负极、非碳性负极。从技术角度来看，未来锂离子电池负极材料将会呈现出多样性的特点。随着技术的进步，目前的锂离子电池负极材料已经从单一的人造石墨发展到了天然石墨、中间相碳微球、人造石墨为主，软碳/硬碳、无定形碳、钛酸锂、硅碳合金等多种负极材料共存的局面。
负极材料主要分为以下三类：碳材料（石墨类）、金属氧化物材料以及合金材料，具体的各子类情况如下图所示。好的负极材料应该满足如下要求：比能量高、相对锂电极的电极电势低；充放电反应可逆性好；与电解液和粘结剂的兼容性好；比表面积小（<10m2/g）；振实密度高（>2.0g/cm3）；嵌锂过程中尺寸和机械稳定性好；资源丰富、价格低廉；在空气中稳定、无毒副作用等。
当前主要使用的负极材料是天然石墨和人造石墨，其中天然石墨主要使用在 3C 领域，而人造石墨主要使用在动力领域。传统石墨材料的能量密度上限在 372 mAh/g，较当前正极材料的能量密度还有相当的裕量。受未来能量密度以及动力电池高倍率放电的要求，尽管价格昂贵或技术尚不成熟，中间相碳微球（MCMB）、钛酸锂以及硅基负荷材料等高端负极材料逐渐进入到了对性能要求较全面且较高的电池负极材料应用中去。具体这几种高端负极与天然石墨及人造石墨材料的特性以及优缺点比较如下表所示。
现阶段，石墨材料是负极材料的主流，未来石墨烯、钛酸锂、硅碳复合材料未来其良好发展前景。2015年全球锂电池负极材料消费结极来看，天然石墨、人造石墨、中间相炭碳微球及钛酸锂、软碳与硬碳、非碳材料占比分别为 55.0%、 35.0%、7.4%、1.7%、0.8%，中国锂电池负极材料消费结极来看，天然石墨、人造石墨、中间相碳微球和钛酸锂占比分别为36%、53%、11%。
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| 各类正极材料比较 |
