锂电池负极存在的四大疑问

锂离子电池的输出电压等于其正极电压和负极电压的差值，所以，锂离子电池负极的脱嵌锂电压决议了电池的输出电压（最少一半），负极作业电压越低，电池的作业电压就越高。

1. 负极主要在哪里？

锂离子电池负极主要性体如今哪里？锂离子电池的输出电压等于其正极电压和负极电压的差值，所以，锂离子电池负极的脱嵌锂电压决议了电池的输出电压（最少一半），负极作业电压越低，电池的作业电压就越高。

电池比容量由正极比容量和负极比容量一起决议，负极比容量最少在感觉上决议了电池比容量的一半。

电池实践可利用容量还和负极脱锂电压渠道歪斜程度有关，脱锂电压渠道越平，负极可利用容量就越高，电池的比容量也就越高。

假如正极容量为P mAh/g，负极容量为Q mAh/g，电池的理论比容量x满意下式

牛人说锂：胡博：锂电池负极存在的四大疑问

2. 质量比能量和电压之间的退让

严厉讲，这种退让不包括锂金属。锂金属作业电压0V，理论容量3862mAh/g，实践容量由活性物质利用率决议。

为何要退让？通常讲，如今的负极候选资料（不包括金属锂）具有一个根本特点即是容量越大活性电极资料，其脱锂电压渠道（或许均匀值）越高，例如，石墨类碳资料均匀脱锂电位为0.15V，实践容量为350mAh/g；Sn负极均匀脱锂电位为0.5V，理论容量为990mAh/g；Si负极均匀脱锂电位为0.45V，理论容量为4200mAh/g。Sn和Si的实践可利用容量，还不断定，终究由运用条件决议。

电池能量密度和比特性是均匀作业电压(正负极电压差)与质量比容量（或许体积比容量）的乘积决议，在以Si或许Sn代替碳基资料时，电池比容量增很多是不是能补偿电池作业电压的下降，是需求思考的一个主要因素。一个简略的比方说明，假如正极为磷酸铁锂，其作业电压以3.45V计，容量以160mAh/g计；当与石墨碳(以0.15V，350mAh/g实践容量计)匹配时，1g磷酸铁锂匹配0.457g石墨碳，全电池理论比能量为(3.45-0.15)V*160mAh/1.457g=362.3mWh/g。

1g磷酸铁锂与Si负极匹配，Si负极依照0.45V和4200mAh/g核算，匹配后的全电池比能量为(3.45-0.45)V*160mAh/1.038g=462mWh/g。显着的，运用Si负极代替石墨碳负极今后，其容量增长能够补偿由于其脱锂电压增加致使的电池电压下降带来的影响。当然，这是理论的思考，由于Si负极实践容量不也许到达其理论值。假定Si负极实践容量为p，要满意全电池比能量大于362.3mWh/g的条件，满意的联系式是

当然，上式仍是做了一点简化，未思考Si负极电压与容量的联系，可是能够说明咱们现在要评论的意图。核算可得p最少要492.5mAh/g，换句话说，Si负极的实践容量要大于492.5mAh/g才干确保全电池的质量比特性不变差(和磷酸铁锂/石墨碳体系比较)。高容量C-Si复合负极材料的开发，也能够学习上述评论，大略讲，C-Si复合负极在实践应用时其间的Si有些奉献的容量不能小于492.5mAh/g，不然就没有任何含义了。

这即是负极脱锂电压增加和可逆容量增大两个参数之间的退让联系。正由于这两个参数之间存在退让联系，这里就直接疏忽了钛酸锂、氮化物，由于二者的电压渠道实在是高，高得无法忍受。

3. 复合负极资猜中的高锂化态

现在看来，独自以Si、Sn等彻底代替石墨碳负极的也许性还不大；折衷方案是Si/C或许Sn/C复合负极的运用，广义的即是M/C复合负极。

M/C复合负极的一个最大疑问是高锂化态的存在。高锂化态是必定存在的，这是由于M的均匀脱锂电压高于石墨碳的原因。高锂化态是对于M而言的，M的高锂化态会致使一些意想不到的难题。新制备的M/C复合物产品是无锂态，从无锂态到M的高锂化态，伴随着体积的剧烈改变，锂化后仍是不是保持着开始的M和C的微观相互联系，对于循环稳定性十分主要；此外，还存在初次充放电库伦功率严峻低的疑问，也许这能够选用预循环来处理，可是预循环办法会伴随着新的电池制作技术开发。

4. 负极材料研讨误区

对于锂离子电池，其电压不也许作业到0V；其比特性由正负极电压差、正负极容量一起断定；这在本征上决议了一些电压渠道不显着，或许即便显着可是高于1.0V的甚至是要从3.0V一向作业到0.0V的氧化物，不具有实践应用的也许。因而，现在一些对于具有上述特征的氧化物脱嵌锂的做法的研讨，没有任何含义，比方一些对于氧化铜、氧化铁等资料的脱嵌锂做法研讨，无任何含义。