Page 141 - 能源动力工程的发展与展望

第五章 锂离子电池

的持续发展，锂离子电池正极材料技术也将得到进一步发展，LIB 在日常使用中
的份额也会逐年上升，未来将会有更加广阔的发展空间和应用前景。

第五节 锂离子电池负极材料研究进展

国际能源结构正从传统化石能源的主导地位逐渐转变为低碳、清洁和安全的
能源，以二次电池为代表的电化学储能技术已成为最有前途的储能技术之一。锂
离子电池（LIB）因其比能量高、工作电压高、循环寿命长和体积小等特点得到
了广泛关注。LIB 主体由正极、隔膜、负极、封装壳体 4 部分组成，就提高电池

的比能量而言，提高负极的性能相对于改进正极、隔膜、封装壳体更容易。负极
又包括了电流集流体（通常是铜箔）、导电剂（通常是乙炔黑）、粘结剂（通常

是聚偏氟乙烯）和具有与锂离子可逆反应的活性材料。电极的性能几乎取决于活
性材料的性能。金属锂负极因其具有比容量高、密度低和最负的电势，最早用于
一次 LIB 负极。如用作可充电 LIB，锂在充放电使用过程中由于体积变化大，导
致粉化严重，界面不稳定。充电过程中，锂不均匀沉积形成枝晶，枝晶容易穿破

隔膜导致电池内部短路，放出大量热量使电解液分解，导致电池膨胀，性能迅速
降低，严重者造成电池壳体爆炸，电芯起火，造成无法预估的灾难。过去的20余年，

比传统石墨比容量高且比金属锂更安全的电极被大量地开发研究，金属锂负极的
研究显得较为冷门。近几年，由于各种表征技术的进步，人们对金属锂负极的研
究热情逐步提高。本文按照研究热度的时间顺序，综述 LIB 负极的研究现状，重

点综述了不同负极材料：碳基负极、钛酸锂（Li 4 Ti 5 O 12 ）、硅碳负极和其他新型
负极材料的国内外研究进展，对各种负极材料的优缺点进行了分析总结，并就现
有研究做出展望，以期推动高能量密度、长循环寿命和低成本的 LIB 负极的发展

及其在高端领域中的应用。

一、碳基负极

目前商业化 LIB 负极材料主要有 3 种，分别是碳基负极、Li 4 Ti 5 O 12 和硅碳

负极。碳基负极主要包括天然石墨和人造石墨，其中市场占有率最高的为人造石
墨。目前，Li 4 Ti 5 O 12 的市场占有率不足 5%，硅碳（Si/C）负极市场占有率不足

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