动力锂离子电池及其负极材料的现状和发展范文
锂离子电池负极材料的研究现状
锂离子电池负极材料的研究现状随着现代电子技术的飞速发展，电池已经成为日常生活和工业生产中必不可少的能源供应装置。
锂离子电池作为一种高性能、环保的电池类型，已经成为了现代电子产品中的重要能源供应方式。
锂离子电池的实际应用和发展离不开负极材料的研究和开发。
因此，本文主要讨论负极材料在锂离子电池中的研究现状及其发展趋势。
锂离子电池的工作原理是，在充电过程中锂离子从正极（如LiCoO2）向负极移动，而在放电过程中锂离子从负极（如石墨）向正极移动。
因此，负极材料是锂离子电池中的重要组成部分。
在过去的十年中，锂离子电池的负极材料已经发生了很大的变化和进步，新的材料不仅有更高的存储容量，而且充放电速度更快，循环寿命更长。
石墨负极材料是锂离子电池的主要负极材料。
然而，由于石墨本身的容量限制以及其充放电速率性能的限制，石墨已经不能完全满足现代电子技术的发展需求。
为了解决这些问题，许多新的负极材料已经开始用于锂离子电池中。
硅材料作为一种有前途的锂离子电池负极材料，因其高存储电容量（4200mAh/g）而引起了广泛的关注。
然而，硅材料具有体积膨胀问题，这在充放电循环过程中会导致硅微粒的损失，从而降低电池性能。
为了解决这一问题，许多研究人员提出了许多方法，例如制备纳米尺寸的硅颗粒、使用聚合物涂层来固定硅微粒以及将硅微粒包在奈米碳管或氧化石墨烯中等等。
石墨烯是一种由碳原子构成的单层晶格结构材料，其具有高的表面积和优异的导电性能，成为了锂离子电池负极材料的又一有前途的候选材料。
叠层石墨烯纳米片与碳纳米管复合材料，可以有效克服传统石墨材料的容量限制和电导率问题，大大改善了负极材料的性能。
金属氧化物和磷酸盐等化合物也被广泛研究和应用作为锂离子电池负极材料。
这些化合物具有更高的存储容量，更长的寿命和更稳定的性能。
总的来说，在锂离子电池负极材料的研究中，石墨、硅材料、石墨烯以及金属氧化物和磷酸盐等新型负极材料，都是当前研究的热点。
《2024年基于石墨烯的锂离子电池负极材料的研究》范文
《基于石墨烯的锂离子电池负极材料的研究》篇一一、引言随着科技的发展和社会的进步，能源问题已成为全球共同关注的焦点。
锂离子电池因其高能量密度、长寿命和环保等优点，被广泛应用于电动汽车、电子设备等领域。
然而，传统锂离子电池的负极材料存在着一些不足，如容量低、循环性能差等。
因此，开发新型高性能的锂离子电池负极材料具有重要意义。
近年来，基于石墨烯的锂离子电池负极材料因其独特的结构和性能受到了广泛关注。
本文将重点研究基于石墨烯的锂离子电池负极材料，分析其制备方法、性能及改进方向。
二、石墨烯的基本性质与结构石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有优异的导电性、导热性、机械强度和较大的比表面积。
这些特性使得石墨烯在锂离子电池负极材料中具有巨大的应用潜力。
石墨烯的片层结构可以为锂离子提供更多的嵌入位点，从而提高电池的容量。
此外，石墨烯的优异导电性有助于提高电池的充放电速率。
三、基于石墨烯的锂离子电池负极材料的制备方法1. 化学气相沉积法：通过在高温下使碳源气体分解，并在基底上沉积石墨烯。
该方法可以制备出高质量的石墨烯薄膜，但成本较高，生产效率较低。
2. 液相剥离法：利用溶剂剥离石墨得到单层或多层石墨烯。
该方法工艺简单，成本低，但产物中杂质较多，影响电池性能。
3. 化学氧化还原法：通过化学氧化天然石墨得到氧化石墨，再通过还原得到石墨烯。
该方法工艺成熟，可实现大规模生产。
四、基于石墨烯的锂离子电池负极材料的性能研究基于石墨烯的锂离子电池负极材料具有较高的理论容量和良好的循环性能。
在充放电过程中，锂离子可以在石墨烯片层间嵌入和脱出，从而实现能量的存储和释放。
此外，石墨烯的优异导电性有助于提高电池的充放电速率，降低内阻。
然而，在实际应用中，还需解决石墨烯材料的一些问题，如容量衰减、循环稳定性等。
五、性能改进措施及研究进展针对基于石墨烯的锂离子电池负极材料存在的问题，研究者们提出了多种改进措施。
1. 纳米结构化：通过制备具有特殊纳米结构的石墨烯材料，如三维网络结构、多孔结构等，提高材料的比表面积和嵌锂能力，从而提高电池性能。
锂离子电池技术的发展现状与趋势
锂离子电池技术的发展现状与趋势随着人们对新能源的需求日益增加，锂离子电池成为了最为优秀的储能设备之一，被广泛应用于电动汽车、手机、笔记本电脑等便携式电子设备以及储能领域。
在应用广泛的背后，锂离子电池的技术发展也经历了数十年的演进。
在本文中，我们将探讨锂离子电池技术的发展现状与趋势。
一、锂离子电池的基础原理锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液四部分组成。
正极材料最初采用的是锂钴酸，然而它的成本高、资源紧缺、对环境有害，很快就被淘汰。
现在的正极材料主要是钴酸锂、镍钴锰三元材料、磷酸铁锂等。
负极材料采用石墨，电解液大多数为碳酸盐或者磷酸盐体系。
锂离子电池的工作原理是，在充放电过程中，锂离子在正负极之间穿梭，通过电解液进行传输，从而实现电能的储存和释放。
二、锂离子电池技术的演进锂离子电池技术自20世纪初开始发展，经历了数十年的演进，一共经历了三个重要的演进阶段。
（1）第一阶段：斜坡期（1991-2002年）锂离子电池技术最初出现是在20世纪80年代。
在90年代初，Sony公司在商业上成功推出锂离子电池，并逐渐开始大规模应用于电子设备领域。
由于这一阶段的技术亟待发展，刚开始的锂离子电池产品的性能不太理想，特别是容量较低、寿命较短、安全性较差等缺陷，这也叫做锂离子电池的“斜坡期”。
（2）第二阶段：平台期（2002-2015年）随着锂离子电池技术的发展，它的容量、寿命和安全性逐渐提升，进入了平台期。
在2005年左右，由于小家电、电动自行车等市场份额的争夺，很多锂离子电池企业纷纷涌现。
同期，国内外各大企业开始着力研发纳米材料、新型电解液等新技术，以提升锂离子电池的性能。
到了2015年时，锂离子电池已经达到了一个新的高度，日渐成为各种电子装置和电动车领域的主流。
（3）第三阶段：变革期（2015年至今）近年来，随着新能源汽车、智能电网、储能设备等领域的迅猛发展，锂离子电池的应用需求也日益增加，手机和笔记本等消费电子市场容量性增长放缓。
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。
动力电池的研究现状及发展趋势
动力电池的研究现状及发展趋势随着全球焦点的逐渐转移，动力电池逐渐成为重要的研究方向和应用领域。
动力电池的研究现状和发展趋势对于推动能源领域的发展和应用尤为重要。
一、研究现状当前，全球能源危机日益加剧，化石燃料资源的消耗导致能源消耗比例的偏高，环境问题也日渐显著。
为了解决能源问题，动力电池的研究发展愈趋迫切。
目前，国内外在动力电池功能材料、结构设计、制备工艺、测试评价等方面取得了较大的进展。
动力电池的基本结构体系由正极、负极、电解液和隔膜四部分组成。
其中，正负极材料是动力电池的核心组成部分。
在正极材料选择方面，目前最常用的是锂离子电池和钴酸锂正极材料，具有高能量密度和较高的运行电压。
此外，镍钴酸锂、锰酸锂等也在逐渐应用中。
负极材料主要有石墨和硅等，硅作为负极材料有高容量特点，但是还需解决其易膨胀等问题。
电解液部分主要有无机电解液和有机电解液两种。
目前，无机电解液的主要成分为LiPF6，但其毒性和热稳定性较差；有机电解液主要成份为碳酸二甲酯、碳酸叔丁酯等。
另外，隔膜材料也是影响电池性能的关键因素之一。
目前研究的隔膜材料主要有聚烯烃、聚酰亚胺、聚合物等。
二、发展趋势未来动力电池的发展趋势主要有以下几个方面：1、提高储能密度提高储能密度是未来发展动力电池的一个重要方向。
目前动力电池的能量密度已达到250Wh/kg，未来有望提高至400Wh/kg以上。
提升储能密度可以减小电池体积，增加储能容量。
2、提高安全性能提高动力电池的安全性能也是未来发展的一个重要方向。
目前，动力电池的温度容忍度、自发燃烧点等都面临一定的风险。
未来需要通过研究制备新型电解液、隔膜材料等来提高其安全性能。
3、推广应用动力电池的推广应用是未来发展的重点。
目前，动力电池已广泛应用于电动汽车、无人机、船舶等领域。
未来，还有望推广到更广泛的场合，如家庭储能、通讯设施等。
4、生产降低成本未来的关键是生产降低成本。
降低成本可以使得动力电池得到更广泛的应用，并且更好地满足社会需求。
锂离子电池负极材料的现状及发展趋势
锂离子电池负极材料的现状及发展趋势。
锂离子电池作为一种可替代镍氢电池的新型储能装置，由于其良好的能量密度、安全性和环境友好等优点，被广泛应用于节能和新能源汽车、智能手机、电子设备以及航空航天领域。
负极材料作为锂离子电池的关键部件，其发展水平直接影响着整个电池的性能。
负极材料主要有金属锰和金属钴，它们具有较高的比容量，能够以更小的容积获得较大的放电容量，可满足锂离子电池的应用需求。
但是，金属锰和金属钴的比能量较低，不利于提高电池的能量密度，并且容量衰减快，循环寿命低，易产生自放电，安全性也不是很好。
为了解决金属锰和金属钴的上述缺陷，研究者们开发了新型的负极材料，如碳材料、硅烷材料、氧化物材料等，它们具有更高的比能量、更高的循环寿命、更低的容量衰减以及更好的安全性等优点，极大地改善了锂离子电池的性能。
随着技术的不断进步，新型负极材料将进一步开发，如具有更高比能量和更高循环寿命的超级碳基材料，金属硫化物材料，以及具有较高安全性和稳定性的复合材料。
同时，还可以采用新型制备工艺，如3D打印、纳米纤维织物等，来提高负极材料的比能量。
由于新型负极材料的出现，锂离子电池的技术正在不断发展，发挥着越来越重要的作用。
未来，负极材料的发展将继续推动锂离子电
池的性能更上一层楼，使其更加安全、可靠、高效。
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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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。
目前，对锂离子电池负极材料的研究较多有：碳材料、硅基材料、锡基材料、钛酸锂、过渡金属氧化物等。
本文将主要介绍3类负极材料：碳材料、合金材料（锡（Sn）、硅（Si）等）和钛酸锂。
（1）碳材料碳材料是人们最早开始研究并应用于锂离子电池生产的负极材料，至今仍然为大家关注和研究的重点。
碳材料根据其结构特性可分成3类：石墨、易石墨化碳及难石墨化碳（也就是通常所说的软碳和硬碳）。
软碳主要有中间相炭微球、石油焦、针状焦、碳纤维等；硬碳主要有树脂碳(如酚醛树脂、环氧树脂、聚糠醇PFA-C 等)，有机聚合物热解碳(包括聚乙烯醇基、聚氯乙烯基、聚丙烯腈基等)以及碳黑等。
由于软碳与石墨的结晶性比较类似，一般认为它比硬碳更容易插入锂，即更容易充电，安全性也更好些。
石墨类碳材料技术比较成熟，在安全和循环寿命方面性能突出，并且廉价、无毒，是较为常见的负极材料。
常规锂离子电池负极材料包括天然石墨、天然石墨改性材料、中间相炭微球和石油焦类人造石墨。
天然石墨和天然石墨改性材料价格比较低，但是在充放电效率和使用寿命方面有待进一步提高。
中间相炭微球结构特殊，呈球形片层结构且表面光滑，直径在5～40μm之间，该材料独特的形貌使其在比容电量（可达到330mAh/g以上）、安全性、放电效率、循环寿命（循环次数达到2000次以上）等方面具有显著优势，但是成本有待降低。
石油焦类的产品在放电效率和循环寿命方面比较突出，但存在着高成本和制备工艺复杂的问题。
近年来，随着研究工作的不断深入，研究者发现通过对石墨和各类碳材料进行表面改性和结构调整，或使石墨部分无序化，或在各类碳材料中形成纳米级的孔、洞和通道等结构，有利于锂在其中的嵌入－脱嵌。
目前，硬碳材料由于存在首效低、压实密度低、工艺不成熟等问题，因此，还没有进入大规模商品化阶段，国内相关领域仍处于试验阶段，相关文献报道很少。
国内高校及研究院研究者中最为有名的是陈立泉院士课题组，他们开发的球型硬碳，比容量可达400mAh/g，首效达到80%。
国内有关硬碳的研究均未看到相关产业化的报道，在国外，实现产业化销售的企业也不多，较为有名的为日本吴羽化学，但是该公司公布的硬碳容量低于 300mAh/g，远不能满足现在动力汽车的要求。
动力市场要求锂离子电池具有高倍率放电性能、高安全性能、高效率、高循环寿命。
同时，针对电动汽车的产业化前景，待开发的材料应该具有低成本的特点，笔者认为，应用于动力电池最具现实意义的负极材料，是碳材料中的炭微球复合材料和天然石墨改性材料。
（2）合金为了解决负极材料容量低这一问题，人们把目标转向高容量的金属或金属化合物，如硅（理论比容量4200mAh/g）、锡（理论比容量990mAh/g）、锑（Sb）（理论比容量536mAh/g）等。
尽管以金属间化合物或复合物取代纯金属，显著改善了锂合金负极的循环性能，但是难以避免体积变化过大和Li＋反复嵌入/脱出的问题，这样一来，会导致材料的机械稳定性下降，从而逐渐粉化失效，最终导致电池的循环性较差，见图1。
因此，实现合金、金属间化合物粒子超细及均一分布的层状结构以改进嵌锂通道和嵌锂位置，继而保持Li＋可逆脱嵌，是改善合金负极材料性能、特别是电化学循环稳定性能的重要途径。
用 SnO/SnO2作锂离子电池负极，具有比容量高、放电电位比较低(在0.4～0.6V（vs.Li/Li+）附近)的优点，但其首次不可逆容量损失大，容量衰减较快，放电电位曲线不太平稳。
因制备方法不同，SnO/SnO2的电化学性能也有很大不同，如低压化学气相沉积法制备的SnO2可逆容量为 500mAh/g以上，而且循环寿命比较理想，100次循环以后也没有衰减。
在SnO/SnO2中引入一些非金属、金属氧化物，如硼（B）、铝（Al）、锗（Ge）、钛（Ti）、锰（Mn）、铁（Fe）等并进行热处理，可以得到无定型的复合氧化物称为非晶态锡基复合氧化物(AmorphousTin- basedCompositeOxide，简称为ATCO)。
与SnO/SnO2相比，锡基复合氧化物的循环寿命有了很大的提高，但仍然很难达到产业化标准。
通过纳米技术来解决合金粉化失效问题，主要是利用材料的纳米特性，减少充放电过程中材料体积膨胀和收缩对结构的影响，从而改进材料的循环性能。
实际应用表明：纳米特性的有效利用可改进这些负极材料的循环性能，然而离实际应用还有一段距离。
关键原因是纳米粒子随循环的进行而逐渐发生团聚，从而又失去了纳米粒子特有的性能，导致结构被破坏、可逆容量发生衰减。
此外，纳米材料的高成本也成为限制其应用的一大障碍。
某些金属如Sn、Si、Al等嵌入锂时，将会形成含锂量很高的锂-金属合金。
如Sn的理论容量为990mAh/cm3，接近石墨理论体积比容量的10倍。
合金负极材料的主要问题——首次效率较低及循环稳定性问题必须解决，否则，负极材料在反复充放电过程中的体积效应会造成电极结构破坏，同时，单纯的金属材料负极循环性能很差，安全性也不好。
不过，采用合金负极与其他柔性材料复合有望解决这些问题。
目前，仅有松下公司宣布2012年将量产合金电池，容量将提升30%，但是其他产业化的消息尚未见报道。
（3）钛酸锂在负极方面，非碳负极材料钛酸锂是一种嵌入式化合物，尖晶石结构，可以嵌入Li+，电极的理论嵌锂容量为175mAh/g，由于钛酸锂的电导率较低，在合成过程中，其实际比容量一般为120～130mAh/g。
在作为锂离子动力电池用负极材料时，钛酸锂具有非常明显的优势：①安全性能非常优异。
尖晶石结构有利于锂离子的嵌入/脱出，电压平台位于1.5V(vs.Li/Li+）附近，不易引起金属锂析出或产生树枝状晶体，电池单元也不存在热失控和短路。
②循环寿命超长。
钛酸锂体积变化很小（相比之下，石墨的体积膨胀率通常为9%左右，石墨光滑表面容易因电池使用和充电时温度的反复变化而受损，其使用寿命一般在 500个充放电周期左右），是零应变材料。
同时，和通常的石墨不同，钛酸锂和电解液之间的界面上不会形成SEI 膜，内阻不会增加，因而具有非常好的循环性能（循环次数最高达到2万次）。
③倍率性能非常优异。
由于尖晶石结构有利于锂离子的嵌入/脱出，在大电流充放电时，结构稳定，不存在应变，同时不易引起金属锂析出，因此在安全性能得到保障的同时，倍率性能接近完美。
④电压平台稳定。
钛酸锂具有明显的充放电平台，充放电结束时有明显的电压突变，具有良好的耐过充性能和耐过放性能。
⑤低温性能优异。
钛酸锂耐碳酸丙烯酯（PC溶剂），低温下的放电特性非常优异。
但是，钛酸锂也存在固有的缺陷：①容量、堆积密度、压实密度、体积比容量都比较低；②导电性差，大倍率性能尚需提升；③产品一致性和电池加工性能差；④易吸水，电池易气胀。
尤其是应用方面的问题难以解决，限制了钛酸锂的广泛商业化应用。
在改性方面，国内外一些科研所和高等院校的科学工作者，在实验室对钛酸锂的合成进行了一定的研究。
目前，钛酸锂的合成方法主要有高温固相法和溶胶-凝胶法：高温固相法是以LiOH·H2O或碳酸锂（Li2CO3）与锐钛型二氧化钛（TiO2）为原料，研磨或球磨一段时间，通过高温 (800～1000℃)，长时间(24h)的热处理形成产物；溶胶-凝胶法是将异四丙醇钛添加到LiC2H3O2·2H2O的乙醇溶液中，得到粘度越来越大的黄色溶液，1h后得到白色凝胶，然后在60℃下空气中干燥1h，经过焙烧后得到钛酸锂产品。
目前，主要研究钛酸锂电池的企业有日本东芝公司、天津力神电池股份有限公司等。
二、动力锂离子电池负极材料的发展1.国内外有关锂离子电池发展规划美国总统奥巴马上台后，部署实施40多亿美元的电池与电动车研发和产业化计划，还提出2015年实现美国的混合动力汽车销量达到100万辆。
日本把发展电动汽车作为“低碳革命”的核心内容。
德国政府发布了以纯电动车和插电式电动车为重点的《国家电动汽车发展计划》。
中国政府出台了“十城千辆”节能与新能源汽车计划，国家财政部、科技部、工业和信息化部、国家发展和改革委员会联合出台《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》，确定在上海、长春、深圳、杭州、合肥等5个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作。
从世界各国的战略目标来看，发展电动汽车被普遍确立为保障能源安全和转型低碳经济的有效途径。
2.国内锂离子电池负极材料的产业化状况国际上，负极市场主要的供应商包括中国的深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司（下称“深圳贝特瑞”）、日本的日立化成公司、三菱化学公司等。
除此之外，国内的上海杉杉科技有限公司（下称上海杉杉）、长沙海容新材料股份有限公司（下称长沙海容）等公司也不断发展壮大。
据调查，国内深圳贝特瑞和上海杉杉的产品结构齐全——占据中高低端市场，天津市贝特瑞新能源材料有限责任公司和湖州创亚动力电池材料有限公司以中高端市场为主，长沙海容以中低端市场为主。