锂离子电池及其电极材料的发展现状
锂电池技术发展趋势分析
锂电池技术发展趋势分析锂电池技术已经成为当前电池领域发展的重要方向，其能够在便携式设备、轨道交通、电动汽车等领域广泛应用。
在锂电池技术的应用过程中，其性能和安全性一直是研究和关注的重要问题。
本文将从材料、电池性能和安全等方面，详细分析锂电池技术的发展趋势。
一、材料趋势1、阳极材料目前，石墨是主流的锂电池阳极材料，但由于其储存量有限、自然结构不支持增量、再生困难等问题，导致难以满足高能量密度、长寿命等应用要求。
因此，新型碳材料如硅基复合材料、多孔碳材料等被普遍关注。
此外，氧化硅、硅纳米线、硅纳米孔等作为锂电池阳极材料前景广阔。
2、阳极添加剂锂电池阳极中添加少量的元素或材料，可以改善其性能。
当前主流添加剂为碳纳米管、硅氧化物纳米片等，但其制备工艺复杂，成本较高。
未来导电聚合物、石墨烯等添加剂将被广泛应用。
3、电解液电解质是一个关键的部分，它主要是指液态电解质和固态电解质。
当前，液态电解质、聚合物电解质和固态电解质三种电解质同步发展。
固态电解质具有不挥发、不燃，高安全性等优点。
聚合物电解质则可以避免液态电解质熔点低、发生热失控等缺点。
因此，未来固态电解质材料将会更广泛应用。
4、阴极材料在阴极材料方面，目前三元材料（如LiCoO2、LiMn2O4等）和钴酸锂是主流材料，但其成本高、比容量低、耐腐蚀性差等问题制约其在电池领域的应用。
因此，未来锰基材料、钴酸钠、杂化材料等将成为发展方向。
二、电池性能1、高能量密度高能量密度是电池性能的重要指标。
未来，随着减轻电池重量、提高电池储存能力等需求的增加，高能量密度将成为锂电池技术的趋势。
电池高能量密度可以通过材料改良、电极设计、电解液优化等方式实现。
2、长寿命长寿命也是锂电池的重要指标，其可以通过提高电池的循环次数、抗极化、减少自放电和温度影响等方式实现。
在未来，随着锂电池的广泛应用，长寿命将成为锂电池技术的重要发展方向。
3、快充技术快充技术也是锂电池的一大发展趋势。
锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展
作者简介:蒋 兵(1981-),男,助理工程师,主要从事有色金属材料的检验和测试工作。
锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展蒋 兵(湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015)摘 要:介绍了锂离子电池正极材料钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钒的氧化物以及导电高聚合物正极材料的发展现状和研究进展。
LiCoO 2在今后正极材料发展中仍然有发展潜力,通过微掺杂和包覆都可使钴酸锂的综合性能得到提高,循环性能大大改善。
环保、高能的三元材料和磷酸铁锂为代表的新型正极材料必将成为下一代动力电池材料的首选。
关键词:锂离子电池;正极材料;磷酸铁锂;三元材料中图分类号:T G146126 文献标识码:A 文章编号:1003-5540(2011)01-0039-04自日本Sony 公司于1990年首先推出以碳为负极的锂离子二次电池产品后,因具有工作电压高、容量大、自放电小、循环性能好、使用寿命长、重量轻、体积小等突出优点,目前,其应用已渗透到包括移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多民用及军事领域。
另外,国内外也在竞相开发电动汽车、航天和储能等方面所需的大容量锂离子电池。
对锂离子电池而言,其主要构成材料包括电解液、隔膜、正负极材料等。
一般来说,在锂离子电池产品组成部分中,正极材料占据着最重要的地位,正极材料的好坏,直接决定了最终锂离子电池产品的性能指标。
本文将对锂离子电池正极材料的发展现状和研究进展进行综述和探讨。
1 正极材料的选择正极材料在性质上一般应满足以下条件:(1)在要求的充放电电位范围,与电解质溶液具有相容性;(2)温和的电极过程动力学;(3)高度可逆性;(4)在全锂化状态下稳定性好。
其结构具有以下特点:(1)层状或隧道结构,以利于锂离子的脱嵌,且在锂离子脱嵌时无结构上的变化,以保证电极具有良好的可逆性能;(2)锂离子在其中的嵌入和脱出量大,电极有较高的容量,并且在锂离子脱嵌时,电极反应的自由能变化不大,以保证电池充放电电压平稳;(3)锂离子在其中应有较大的扩散系数,以使电池有良好的快速充放电性能。
锂离子电池的研究现状与发展趋势
锂离子电池的研究现状与发展趋势随着科技的不断进步和社会经济的不断发展，人们对能源解决方案也提出了更高的要求。
对于移动设备、电动汽车等领域，电池作为电力储存的核心技术之一，已经成为人们关注的焦点。
而锂离子电池（Li-ion）又作为一种高能量密度、长寿命、环保的电池技术被广泛了解和应用。
锂离子电池是一种通过锂离子在电池的两个极板之间来实现充电和放电的电池技术。
锂离子电池以其充电周期长、充放电效率高、功率密度大等优势，在消费电子、电动汽车、无人机、储能等领域发挥了重要作用。
在充电电源储能方面，锂离子电池不仅能够满足小型家电、手机、平板电脑等日常生活用品的需求，而且也能够为电动汽车等高负荷、高流量应用提供可靠的动力源，因此在市场上具有重要的竞争力。
然而，随着新兴科技的诞生和市场的发展，锂离子电池技术也在不断地面临着新的挑战和需求。
例如能量密度的提高、安全性和稳定性的加强以及生产成本的降低等。
因此，在锂离子电池方面的研究，也变得更为重要和紧迫。
目前，锂离子电池领域在多个方向上进行研究和开发，以提高电池的容量、性能、安全性和稳定性。
在这些研究领域中，可以从以下几个方面来讨论锂离子电池的研究现状和发展趋势。
一、锂离子电池技术的研发随着新兴科技的不断涌现，锂离子电池也在不断的进行技术研发。
在电池材料、结构设计和储能方面都不断地探索和创新。
例如，磷酸铁锂电池、三元杂化电池等新型电池技术，都在寻求提高电池容量和安全性的同时，尽可能地减小电池尺寸和重量。
同时，也在积极研发新颖的电极材料、隔膜材料和电解液等领域，以提高锂离子电池的能量密度和充电速度。
二、锂离子电池的节能与环保随着人们对环保问题的重视，锂离子电池也越来越注重做到能源的高效利用，同时尽可能降低对环境的影响。
在生产流程上，采用新的技术、设备，使电池制造的污染得以降到最低。
例如在生产中采用“水基涂布技术”对电池进行涂布，这种方法的环保性能和能源消耗都比传统生产方式更加高效。
锂离子电池的发展趋势
锂离子电池的发展趋势锂电池是一种重要的电池技术，广泛应用于电动汽车、手机、笔记本电脑等领域。
它以其高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率等优点，成为了当前电池领域的主流技术。
本文将详细介绍锂电池的发展现状以及未来发展趋势。
一、锂电池发展现状锂离子电池锂离子电池是目前最为成熟和广泛应用的锂电池技术。
它的正极材料通常采用锂钴酸锂、锂镍酸锂和锂铁酸锂等，负极材料则采用石墨或石墨烯。
锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命和较低的自放电率等优点，已经成为大部分电动汽车和便携式电子设备的首选电池。
锂硫电池锂硫电池是一种具有更高能量密度潜力的锂电池技术。
它的正极采用硫材料，负极采用锂金属或锂合金。
锂硫电池的理论能量密度远高于锂离子电池，可以达到500-600Wh/kg，是锂离子电池的两倍以上。
然而，锂硫电池目前还存在循环寿命短、容量衰减快、安全性差等问题，仍处于研究和开发阶段。
二、锂电池未来发展趋势提高能量密度能量密度是衡量电池性能的重要指标之一，直接影响电池的续航能力和使用时间。
未来锂电池的发展趋势是提高电池的能量密度，使其能够满足更高能量需求的应用，如电动飞机和储能系统。
目前，研究人员正在探索新的正负极材料，如锂硅合金、硅纳米颗粒等，以提高电池的能量密度。
延长循环寿命循环寿命是指电池能够进行多少次完整的充放电循环。
锂电池的循环寿命通常在几百到几千次之间，是影响其使用寿命和性能稳定性的重要因素。
未来的发展方向是延长电池的循环寿命，减少电池的衰减和容量损失。
研究人员正在研究新的电解质、电极材料和电池结构，以提高电池的循环寿命。
提高安全性锂电池的安全性一直是一个重要的关注点。
锂电池在过充、过放、高温等条件下可能发生热失控和爆炸，给人们的生命和财产带来威胁。
未来的发展方向是改进电池的设计和材料，提高其安全性能，减少安全风险。
研究人员正在研究新的电解质、电极材料和安全控制系统，以提高锂电池的安全性。
降低成本锂电池的成本一直是制约其广泛应用的一个因素。
锂电池行业发展现状及趋势研究
锂电池行业发展现状及趋势研究摘要本研究深入探索了全球锂电池行业的发展近况、技术进步、市场需求及其未来动向。
在能源结构的变革与环保意识日益增强的背景下，锂电池行业正处于一个蓬勃发展的黄金时期，其在电动车、智能移动设备等多个领域的应用日渐普及。
目前，行业面临的主要考验集中于原材料供需矛盾、价格不稳定、技术创新需求迫切，以及需符合严格的环保法规。
尽管挑战重重，但技术创新与产业升级也为行业开辟了广阔的发展空间，特别是在增强电池的能量密度、实现成本效益和加强安全性能等方面，孕育着无限的机遇。
研究预测，锂电池行业未来将持续其增长轨迹，尤其在新兴经济体与发展中国家展现出强劲的增势。
技术创新被视为驱动该行业前行的核心引擎，其中智能化与网络技术的融合将进一步激发行业的活力与潜力。
针对行业面临的挑战与潜在机遇，本研究提出以下建议：企业应强化技术研发与资金投入，以增强产品的性能竞争力和成本效益；深化国际合作，吸纳先进技术与管理智慧；主动适应环保政策，增加环保投入，践行绿色生产模式；同时，积极拓宽新兴市场的版图，扩大市场占有率，提升品牌国际影响力。
本研究报告旨在为锂电池行业的参与者及政策决策者提供有价值的见解与指导。
关键词：锂电池；技术发展；市场需求；技术创新；未来趋势；产业发展战略目录摘要 (1)第一章引言 (3)1.1 锂电池行业概述 (3)1.2 研究背景与意义 (4)1.3 国内外研究现状 (5)第二章锂电池技术及市场分析 (7)2.1 锂电池技术原理及进展 (7)2.2 锂电池市场需求分析 (7)2.3 锂电池市场竞争格局 (8)第三章锂电池行业发展挑战与机遇 (10)3.1 原材料供应与价格波动 (10)3.2 技术创新与产业升级 (11)3.3 环保法规与政策影响 (11)第四章锂电池行业未来趋势预测 (13)4.1 市场需求增长趋势 (13)4.2 技术创新方向 (13)4.3 产业发展战略建议 (14)第五章结论与展望 (16)5.1 研究结论 (16)5.2 行业展望 (16)第一章引言1.1 锂电池行业概述锂电池，凭借其高能量密度、长循环寿命和低自放电率等诸多优点，在当代能源领域占据了举足轻重的地位。
锂电池关键材料技术现状与发展趋(下)
锂电池关键材料技术现状与发展趋 （下）■ 文/陈 庆 廖健淞 曾军堂 成都新柯力化工科技有限公司（接上期）4 锂电池电解质的技术现状锂电池电解液的主要由溶剂、电解质、添加剂组成，其中溶剂主要有碳酸丙烯酯（P C）、碳酸乙烯酯（E C）、碳酸二甲酯（D E C）、甲酯等；电解质则包括六氟磷酸锂（L i P F6）、四氟硼酸里（L i B F4）、高氯酸锂（L i C l O4）、六氟砷酸锂（L i A s F6）、三氟甲基硫磺酸（L i C F3S O3）等；添加剂主要是阻燃、耐高温等助剂。
传统锂盐LiPF6遇水分解，高温稳定性差，影响电池的安全性能。
酯类溶剂易燃，需要阻燃等处理。
因此，不断研究新型电解质锂盐、功能添加剂，成为锂电池电解液研究的重要方向。
4.1 电解液添加剂电解液添加剂的用量虽然仅占锂离子电池中电解液的一小部分，但适当的电解液添加剂能够指为改善电解液的电化学性能和提高阴极沉积质量，提高锂离子电池的可逆容量、循环性能、倍率放电性能和安全性能。
电解液添加剂种类多，按照功能的不同可分为成膜添加剂、水分抑制添加剂、提高电导率添加剂、安全添加剂、低温添加剂、高电压添加剂等。
目前，高能量密度电解液的重要研究方向是开发高性能成膜添加剂。
成膜添加剂通过在电池正、负极表面形成固体电解质相界面(SEI)膜，以改善电极/电解液界面性质。
目前，成膜添加剂中应用最为广泛的是碳酸酯类添加剂，包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸亚乙烯酯(V C)、碳酸丙烯酯（P C）、碳酸二甲酯（D M C）等，碳酸酯在负极表面可以形成均匀、稳定的S E I膜。
近年来，含硫添加剂越来越成为研究热点，主要包括二氧化硫、二硫化碳、聚硫化合物、亚硫酸酯类化合物等。
刘恋等[13]以比容量较高的氧化亚硅-石墨材料作为负极,考察碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、含硫添加剂硫酸亚乙酯(D T D)3种成膜添加剂及其不同组合在S i O-C负极表面上的成膜作用及对电池寿命的改善作用，可以看出，添加剂D T D可以更有效地在负极表面成膜，从而保护其他组分不分解，将DTD搭配VC、FEC后可以将硅碳软包电池的循环寿命由700次提升至1650次，获得较为理想的循环效果。
锂离子电池的现状及发展趋势
锂离子电池的现状与发展趋势新能源技术被公认为21 世纪的高新技术,电池行业作为新能源领域的重要组成部分，已成为全球经济发展的一个新热点。
目前锂离子电池已经作为一种重要的能量源被人们大范围的使用，无论是在电子通讯领域，还是在交通运输领域等，它都担当着极为重要的角色，有着广泛的应用前景。
锂离子电池是一种二次电池，是在锂电池的基础上发展起来的一种新型电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。
自20世纪70年代以来，以金属锂为负极的各种高比能量锂原电池分别问世，并得以广泛应用。
锂离子电池工作电压高、比能量高、容量大、自放电小、循环性好、使用寿命长、重量轻、体积小，是现代高性能电池的代表，是移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备的理想电源，并有望成为未来电动汽车、无绳电动工具等的主要动力来源之一。
我国锂离子电池产业发展历史不长，但发展很快，2012年我国锂离子电池的总产量达41.8亿只。
在国际锂离子电池市场上，中国、日本和韩国形成了三足鼎立的态势，但总体而言，我国锂离子电池产业在技术先进程度和市场竞争力方面和日本、韩国还有较大差距。
我国锂离子电池产业的技术发展是从模仿国外成熟技术开始的，在此过程中，工艺创新是我国锂离子电池产业早期发展的主要成绩，最近几年，随着技术创新投入不断加大，我国锂离子电池产业在技术创新方面发展很快，并形成了基本的产业核心竞争力，在某些领域积累了一定的技术优势。
锂离子电池材料的研究现状及发展趋势锂离子电池的主要构造有正极、负极、能传导锂离子的电解质以及把正负极隔开的隔离膜。
锂离子电池的电化学性能主要取决于所用电极材料和电介质材料的结构与性能，尤其是电极材料的选择和质量直接决定着锂离子电池的特性和价格。
目前锂离子电池正极材料的研究主要集中于钴酸锂、镍酸锂等，同时，一些新型正极材料（如Li-Mn-O系材料、导电高聚物）的兴起也为锂离子电池正极材料的发展注入了新的活力，寻找开发具有高电压、高比容量和良好循环性能的锂离子二次电池正极材料新体系是该领域的重要研究内容。
动力锂离子电池及其负极材料的现状和发展
动力锂离子电池及其负极材料的现状和发展2010-11-10 14:45:06 中国石墨碳素网文/苗艳丽杨红强岳敏天津市贝特瑞新能源材料有限责任公司随着汽车行业的发展，石油、天然气等不可再生石化燃料的耗竭日益受到关注，空气污染和室温效应也成为全球性的问题。
为解决能源问题、实现低碳经济，基于目前能源技术的发展水平，电动汽车技术逐渐成为全球经济发展的重点方向，美国、日本、德国、中国等国家相继限制燃油车使用，大力发展电动车。
作为电动汽车的核心部件——动力电池也迎来了大好的发展机遇。
动力电池是指应用于电动车的电池，包括锂离子电池、铅酸电池、燃料电池等，其中，锂离子电池因具有比能量高、比功率大、自放电少、使用寿命长及安全性好等特性，成为目前各国发展的重点。
国外政府及企业在动力锂离子电池研发上均做出了很大的努力。
我国的锂离子电池产业起步虽较晚，但发展速度非常快，同时，政府给予了大力的支持。
“十一五”期间，“863”电动汽车重大专项对混合动力（HEV）、外接充电式混合动力（PHEV）用锂离子电池关键材料和电池进行了专门的研究。
与锂离子电池其他部件相比，锂离子电池负极材料的发展较为成熟。
在商业应用中，石墨类碳材料技术较为成熟，市场价格也比较稳定，但随着锂离子动力电池对能量密度、功率密度、安全等性能的要求不断提升，硬碳、钛酸锂（Li4Ti5O12）、合金等其他材料也相继成为研究热门。
一、动力锂离子电池负极材料简介1.动力锂离子电池负极材料特性锂离子电池由正极、负极、电解液、隔膜和其他附属材料组成。
锂离子电池负极材料要求具备以下的特点：①尽可能低的电极电位；②离子在负极固态结构中有较高的扩散率；③高度的脱嵌可逆性；④良好的电导率及热力学稳定性；⑤安全性能好；⑥与电解质溶剂相容性好；⑦资源丰富、价格低廉；⑧安全、无污染。
2.动力锂离子电池负极材料主要类型早期人们曾用金属锂作为负极材料，但由于存在安全问题没有大规模商业应用。
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锂离子电池及其电极材料的发展现状锂离子电池由于其高比能量和高电压的优点，受到了人们的极大关注，已成为国际电池界商品化开发的热点和重点可充电锂电池技术发展的推动力主要来自三个方面：消费电子产品电动车和可移植医疗器具（如人工心脏）锂离子电池的发展可以追溯到上世纪70年代。
第一个商品化的可充式锂-二硫化钼电池于1979年研究成功，1987年投产。
不幸的是1989年8月，日本电信电话公司（NTT）的汽车移动电话在使用该电池时发生了起火事件，原因是锂枝晶的形成导致正负极间的隔膜穿孔引起电池短路，后来该电池被迫停产。
70年代末，法国的Armand 先后提出了两种解决途径：1.采用聚合物固体电解质，它不与锂发生反应，可制备全固态锂金属二次电池；2.采用很低电压就能使锂离子嵌入脱出的材料来代替金属锂，从而发展为正极和负极采用锂离子嵌入材料的锂离子二次电池根据第二条解决途径，1991年，日本Sony公司推出了第一代商业化锂离子电池，成为锂离子电池发展史上的一个里程碑。
和以往不同的是，这一代的锂离子电池分别用两种不同的插层化合物作电极，在正极上采用的是LiCoO2，而负极则用石墨替代了原先的Li金属。
负极材料的改变解决了长期困扰锂电池的Li枝晶问题，从而大大提高了电池的安全性。
锂离子电池商业化的成功，引起了全世界的广泛关注，多年来，各国政府都投入了大量的人力物力进行研究和开发，有力地促进了锂离子电池的商业化发展。
十几年来，锂离子电池不仅在产量和产值取得了巨大的飞跃，而且其应用领域也大大拓宽了。
目前，锂离子电池已经被广泛应用于移动通讯、便携式笔记本电脑、摄像机、便携式仪器仪表等领域。
随着这些电器的高能化，轻量化，对锂离子电池的需求也越来越迫切。
除了适应电器市场向微型化发展以外，锂离子电池也在向大型电动设备方向发展，被看作是未来电动汽车动力电源的重要候选者之一，并在空间技术、国防工业等大功率电源方面展示出广阔的应用前景。
锂离子电池是以Li+嵌入化合物为正负极的二次电池，实际上是一个锂离子浓差电池，正负极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。
通常正极采用锂化合物，负极采用锂－碳层间化合物。
电介质为锂盐的有机电解液。
在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱出，被形象地称之为“摇椅式电池”。
充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，正极处于贫锂态，同时电子的补偿从外电路供给到碳负极，保证负极的电荷平衡。
放电时，Li+从负极脱嵌经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态。
在正常充放电过程中，Li+在层状结构的碳材料和层状结构的金属氧化物的层间嵌入和脱出，一般只引起层面间距变化，不破坏晶体结构。
因此，从充放电反应的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想的可逆反应。
锂离子电池的电化学表达式式中：M=Co ，Ni ，Mn 等，正极化合物有LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O4等，负极化合物有C ，Li ，WO3等。
EC ：碳酸乙烯酯 DEC ：碳酸二乙酯锂离子电池与其它蓄电池相比，具有以下优点：1、电池电压高。
商品锂离子电池的工作电压为3.6V ，是Ni-Cd 、Ni-MH 电池的三倍。
2、比容量大。
锂离子电池的比能量已经达到180Wh/kg ，是Ni-Cd 电池的3倍，Ni-MH 电池的1.5倍。
3、能量密度高，开发潜力大。
锂离子电池具有较高的工作电压和体积比容量，因此具有较高的能量密度。
但实际能量密度与理论值还有较大的差距，因此尚有较大的发展空间。
4、循环寿命长。
通常具有大于1000次的循环寿命，在低放电深度下可以达到几万次，超过其它二次电池 。
5、安全性能高。
锂离子电池充放电过程中没有金属锂的出现，避免正极反应： LiMO 2 Li 1-x MO 2 + xLi + + xe 负极反应： nC + xLi + + xe Li x C n 电池总反应： LiMO 2 + nC Li 1-x MO 2 + Li x C n 充电放电充电放电（－）C n | LiClO 4-EC+DEC | LiMO 2 (＋)了锂电池中金属锂造成的安全问题。
此外，电池中具有多种安全保护措施，有效地避免了电池过充产生的安全问题。
6、自放电率低。
锂离子电池在首次充电（化成）过程中在碳负极材料表面形成一层具有离子导电性而对电子绝缘的固体电解质中间相膜（SEI），可较好的阻止自放电的发生。
在充电状态下，锂离子电池的月自放电率为2~3%。
7、无记忆效应。
8、具有快速充电能力。
9、密封良好，无泄漏现象。
根据锂离子电池的工作原理，理想的锂离子电池电极材料(即锂离子嵌基材料)，应具有以下特点：1、在整个电极过程中，△G值的变化要小，以保证电极输出电位的平稳；对于正极材料，要求|△G|较大，以提供较高的电极电位。
2、充放电过程中结构稳定，可逆性好，保证电池的循环性能良好。
3、锂离子在电极材料中的扩散系数高，以确保电极过程的动力学因素，从而使电池适用于较高的充放电倍率，满足动力型电源的需要。
4、电极活性物质的电化当量小，并且可以可逆脱出的锂离子量要大，以保证电极材料具有较高的能量密度。
5、材料的振实密度大，以保证材料具有较高的体积比容量。
6、在电解液中的化学稳定性好，溶解度低。
7、具有较高的电子导电性。
8、材料合成容易。
9、资源丰富，价格低廉，对环境无污染。
1、碳负极材料碳材料对锂的电位比较低，一般小于1V，是较理想的负极材料，也是人们探索研究最多的一种材料，目前己商业化的锂离子电池所用的负极材料几乎均是碳材料。
锂电池中具实用价值和应用前景的碳主要有三种：(1)高度石墨化的碳；(2)软碳和硬碳；(3)碳纳米材料。
(1) 石墨目前，对嵌锂石墨作负极的研究主要焦点是：石墨与电解质的相容性比较差，充放电过程中容易发生石墨的层状剥落，导致循环性能变差；石墨结构与电化学性能的关系。
石墨的结晶程度、微观组织、堆积形式、颗粒大小及分布、纯度等都对嵌锂容量有影响。
(2) 软碳和硬碳软碳是由石油沥青在1000 C左右热处理，使其脱氧、脱氢而成。
这类碳材料中存在一定杂质，难以制备高纯碳，但资源丰富，价格低廉。
用石油焦作负极组装的锂离子电池负极容量可达到186mAh/g，对电解液不敏感，不会造成电解液的分解，锂与电解液在石墨表面形成的钝化层不易分解，过充、过放性能好。
但对锂电位较高，在1V 左右，造成电池的端电压较低，限制了电池容量和能量密度。
硬碳是各种高分子有机物的热解碳，这类材料己有超过1000mAh/g 储锂容量。
但是高的储锂容量并不意味着高的可逆容量，许多热解碳材料的不可逆容量很高，除了电极液分解形成钝化膜外，硬碳材料表面的各种活性基团如氢氧基，以及其吸附的水分也是形成不可逆容量的主要原因。
(3) 碳纳米材料1991年日本NEC的Iijima用真空电弧蒸发石墨电极时，发现了具有纳米尺寸的碳多层管状物—纳米碳管，引起了人们广泛的兴趣和深入研究。
纳米碳管具有尺寸小、机械强度高、比表面大、电导率高和界面效应强等特点。
近年未，已把碳纳米管用于锂离子电池中作为负极材料。
研究表明，碳纳米管在较大电流密度下充放电比一般碳材料具有更高的放电容量和良好的嵌锂稳定性。
2、非碳负极材料目前碳是锂离子二次电池较好的负极材料，但缺点是比容量低，在有机电解液中会形成钝化层，引起初始容量损失，存在明显的电压滞后现象，并且碳电极的性能受制备工艺的影响较大。
因此在研究碳负极材料的同时，人们也在寻找新型非碳负极材料，如SnO、WO2、MoO2、VO2、Li4Ti5O12、Li4Mn5O12等金属氧化物。
这些材料大部分都具有比碳材料更高的比容量，但本身也还存在循环性能差等缺陷。
合金材料与碳材料相比，合金类负极材料一般具有较高的比容量，其理论容量可以达到1000 mAh/g以上。
但是目前所面临的主要问题是循环过程中锂离子的嵌入脱出容易引起材料大的体积变化，导致电极材料的粉化和接触电阻的增大，造成可逆容量的损失，甚至会失去可逆储锂作用，因此在锂离子电池中很难实际应用。
因此，开发出具有高比容量、长寿命、低成本、安全可靠的新型实用负极材料，将是今后锂离子电池负极材料研究的主要方向。
金属硅化物在制备硅时掺入一些非金属、金属可以得到无定形硅，金属硅化物的容量和循环性能都比人然石墨要优越，其中锰的硅化物的性能最佳。
如果将硅分散到非活性TiN基体中形成纳米复合材料，虽然容量低，但是循环性能较好。
氮化物对于氮化物的研究源于Li3N具有较高的离子导电性，锂离子更容易迁移，与过渡金属元素作用形成氮化物后可逆容量显著提高。
如：Li3-xCuxN可逆容量达650mAh/g，Li3-xCoxN可达560mAh/g。
虽然氮化物循化性能较好，但其平均氮化物放电电压比石墨高，合成条件苛刻，使用化有一定难度3、锂离子电池正极材料锂离子电池正极材料在改善电池容量方而起着非常重要的作用，在所要求的充放电电位范围内，正极材料应具有与电解质溶液良好的电化学相容性，温和的电极过程动力学和高度的可逆性。
根据材料中阴离子的种类，正极材料可以分为氧化物、聚阴离子化合物、硫化物和氟化物。
氧化物正极材料一般都含有锂，而第二阳离子通常为第一过渡金属系元素，如V、Mn、Co、Ni等。
根据材料的结构，氧化物材料又可以分为层状与尖晶石结构两大类。
最令人感兴趣的3种化合物是LiCoO2、LiNiO2和LiMn2O4。
1、层状LiMO2 (M=Co，Ni，Mn及其衍生物) 材料这些材料都属于六方晶系，其二维层状结构为α-NaFeO2型菱方层状结构，属于D3d5-R-3m空间群。
这种层状结构有利于锂离子在由MO6八面体形成的二维空间里进行可逆的嵌入脱出反应。
从电子结构来看，由于Li+(1s2) 能级与O2－(2p6)能级相差较大，而过渡金属能级更接近O2－(2p6)能级，所以Li-O间电子云重叠程度小于M-O间电子云重叠程度，Li-O键弱于M-O键。
在一定条件下，Li+能够在过渡金属层之间进行嵌入脱出过程而保持结构相对稳定，因此可以成为理想的锂离子电池嵌基材料。
(1) LiCoO2LiCoO2是目前商品化锂离子电池中最常用的正极材料。
在可逆性、放电容量、充电效率、电压的稳定性等各方面综合性能最好。
LiCoO2的合成条件比较宽松，制备工艺简单，能采用多种方法合成，目前常用固相合成法。
原料通常采用Li2CO3和Co3O4，由于钴属于战备物资，资源有限，价格较贵，且对环境有污染，不利于锂离子电池的推广应用。
尽管LiCoO2的理论可逆容量可达到274mAh/g，但由于在充放电过程中，Li+的反复嵌入与脱出会造成LiCoO2的结构在多次收缩和膨胀后发生从三方晶系到单斜晶系的相变，同时还会导致LiCoO2发生粒间松动而脱落，使内阻增大，容量减小。