负极材料也是锂离子电池的主要组成部分。理想的负极材料应满足以下几个条件

    《锂电世界》

    负极材料也是锂离子电池的主要组成部分。理想的负极材料应满足以下几个条件：

    ①嵌脱Li反应具有低的氧化还原电位，以满足锂离子电池具有较高的输出电压：
    ②Li嵌入脱出的过程中，电极电位变化较小，以保证充放电时电压波动小；
    ③嵌脱Li过程中结构稳定性和化学稳定性好，以使电池具有较高的循环寿命和安全性；
    ④具有高的可逆比容量：
    ⑤良好的锂离子和电子导电性，以获得较高的充放电倍率和低温充放电性能：
    ⑥嵌Li电位如果在1.2V(相对于Li+/Li)以下，负极表面应能生成致密稳定的固体电解质膜( SEI)，从而防止电解质在负极表面持续还原，不可逆消耗来自正极的Li：
    ⑦制备工艺简单，易于规模化，制造和使用成本低：
    ⑧资源丰富，环境友好。

    根据负极与锂反应的机理可以把众多的负极材料分为三大类：插入反应电极、合金反应电极和转换反应电极。其中插入反应电极主要是指碳负极、Ti0，基负极材料；合金反应电极具体是指锡或硅基的合金及化合物；最后一类转换反应电极具体是指通过转换反应而对锂有活性的金属氧化物~金属硫化物、金属氢化物、金属氮化物、金属磷化物、金属氟化物等。目前负极主要集中在碳负极、钛酸锂以及硅基等合金类材料，采用传统的碳负极可以基本满足消费电子、动力电池、储能电池的要求，采用钛酸锂作为负极可以满足电池高功率密度、长循环寿命的要求，采用合金类负极材料有望进一步提高电池的能量密度。

    目前商品化的锂离子电池负极有两类。一类为碳材料，如天然石墨、人工合成石墨、中间相碳微球( MCMB)等。碳材料嵌锂过程形成锂碳层状化合物LixC6。，当x=1时，其理论比容量为372mA·h·g-1，实际比容量一般可以达到300mA·h·g-1以上，碳材料的主要嵌锂电位在0.5V(相对于Li/Li+)以下。与天然石墨相比，MCMB电化学性能比较优越，主要原因是颗粒的外表面均为石墨结构的边缘面，反应活性均匀，易于形成稳定的SEI膜，有利于Li的嵌入脱嵌。目前市场上的改性天然石墨，是对天然石墨颗粒球形化、表面氧化（包括氟化）、表面包覆软碳和硬碳材料以及其他表面修饰等。相对于天然石墨，改性后天然石墨的电化学性能也有了较大的提高，基本可以满足消费电子产品对电池性能的要求。

    除此还有一种具有尖晶石结构的Li4Ti5Ｏ12：负极材料，其理论比容量为175mA·h·g-1，实际比容量一般可以达到160mA·h·g-1，相对于Li/Li+的电压为1.5V。虽然Li4Ti5Ｏ12，：工作电压较高，但是由于循环性能和倍率性能特别优异，相对于碳材料而言具有安全性方面的优势，因此这种材料在动力型和储能型锂离子电池方面存在着不可替代的应用需求。但是Li4Ti5Ｏ12：在应用时也面临一个问题，是在使用时嵌锂态Li7Ti5Ｏ12：与电解液发生化学反应会导致胀气，这是目前这类材料要解决的主要问题。

    下一代高容量负极材料包括Si负极、Sn基合金。然而合金类负极材料面临的问题是其高容量伴随的高体积变化，为解决体积膨胀带来的材料粉化问题，常采用合金与碳的复合材料，因此合金类负极材料在实际电池中的容量发挥也受到了限制。复合材料的使用能在一定程度上提高现有锂离子电池的能量密度(如20%～30%，与高能量正极材料匹配达到300W·h·kg-1)，但目前还达不到理论预期。