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锂电池硅基负极材料简介
讲解人李亚路
目录CONTENTS
1
理想负极材料特征
2
硅负极材料
3
硅负极改善方法
4
硅基负极材料行业发展现状
一、理想负极材料特征
主流锂电池负极材料是碳基材料，主要以人造石墨、天然石墨及软碳和硬碳为主。随着电动汽
车产业的蓬勃发展，现有的负极材料体系难以满足锂离子电池更高能量密度（300Whkg-1）的
要求。而理想负极材料需满足以下几点：
Ø高的可逆比容量；
Ø材料嵌锂电位平台低，与正极材料嵌锂电位绝对差大，利于实现更高能量密度；
Ø好的导电性，有利于Li+扩散和电子迁移；
Ø体积膨胀效应小，有利于保持电极片的完整性；
Ø与电解液的相容性好，与电解液发生少的副反应，形成稳定的SEI膜；
Ø制备成本低，环境友好
一、理想负极材料特征
研究较多的锂离子电池负极材料主要有以下几类：
负极材料
非碳材料碳材料
氧化物无定形碳石墨类
锡基材料
软碳天然石墨
钛酸锂
硬碳人造石墨
硅基材料
智慧能源服务世界
一、理想负极材料特征
不同储锂机制负极材料：
Ø通常金属氧化物或其他化合物存在二维层状或三维通道结构，这些通道可以促使锂离子嵌入和脱出保持可逆，
而且在该嵌脱锂过程中负极材料的结构不会破坏，如下图1
Ø合金化：合金反应是通过元素A或金属M与Li形成合金化合物，该化合物严格来讲与初始Li，A及M的
结构和物理性能完全不同，如下图2
Ø结构转化：储锂机制与上述的插层型反应和合金化反应不同，其是通过金属氧化物MxOy与锂离子发生反应，
生成过渡族金属单质M，并镶嵌在非晶Li2O基体中，如下图3
图1图2图3
智慧能源服务世界
一、理想负极材料特征
不同储锂机制负极材料参数：
二、硅负极材料
硅负极材料的优势：
１）硅具有接近锂金属负极的理论比容量，按照形成li3.75si合金计算，其理论克比容量达到
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