锂离子电池对负极材料的要求有哪些

负极材料作为锂离子电池的核心部件，在应用时通常需要满足以下条件：

①嵌锂电位低且平稳，以保证较高的输出电压；

②允许较多的锂离子可逆脱嵌，比容量较高；

③在充放电过程中结构相对稳定，具有较长的循环寿命；

④较高的电子电导率、离子电导率和低的电荷转移电阻，以保证较小的电压极化和良好的倍率性能；

⑤能够与电解液形成稳定的固体电解质膜，保证较高的库仑效率；

⑥制备工艺简单，易于产业化，价格便宜；

⑦环境友好，在材料的生产和实际使用过程中不会对环境造成严重污染；

⑧资源丰富等。

30多年来，虽然不断有新型锂离子电池负极材料被报道出来，但是真正能够获得商业化应用的却寥寥无几，主要是因为很少有材料能兼顾以上条件。例如，虽然金属氧化物、硫化物和氮化物等以转化反应为机理的材料具有较高的比容量，但是它们在嵌锂过程中平台电位高、极化严重、体积变化大、难以形成稳定的SEI且成本高等问题使之不能真正获得实际应用。

石墨正是因为较好地兼顾了上述条件，才得到了广泛的应用。此外，虽然Li4Ti5O12容量低且嵌锂电位高，但是它在充放电过程中结构稳定，允许高倍率充放电，因此在动力电池和大规模储能中也有一定的应用。

负极材料的生产只是整个电池制作工艺过程中的一环，标准的制定有助于电池企业对材料的优劣做出评判。另外，材料在生产和运输过程中难免会受到人、机、料、环境和测试条件等因素的影响，只有将它们的各项理化性质参数标准化，才能真正确保其可靠性。

一般而言，负极材料的关键性技术指标有：晶体结构、粒度分布、振实密度、比表面积、pH、水含量、主元素含量、杂质元素含量、首次放电比容量和首次充放电效率等。

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