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锂离子电池负极材料的研究进展摘要：当前全球范围内的石油和其他传统能源越来越稀缺，迫切需要有效开发和利用可再生能源，例如太阳能、风能和潮汐能。
但是，这些新能源供应不稳定且持续不断，因此需要先转换成电能再输出，这促进了可充电电池的研究。
传统的铅酸电池，镍镉电池和镍氢电池存在使用寿命短、能量密度低和环境污染等问题，极大地限制了它们的大规模应用。
当前，电池行业的首要任务是找到可替代传统铅酸电池和镍镉电池的可充电电池，迫切需要开发无毒、无污染的电极材料和电池隔膜以及无污染的电池。
与传统的二次化学电池相比，锂离子电池由于其吸引人的特性已经在电子产品中占主导地位，显示出广阔的发展前景。
关键词：锂离子电池；负极材料；研究进展引言国际能源结构正从传统化石能源的主导地位逐渐转变为低碳、清洁和安全的能源，以二次电池为代表的电化学储能技术已成为最有前途的储能技术之一。
锂离子电池因其比能量高、工作电压高、循环寿命长和体积小等特点得到了广泛关注。
锂离子电池主体由正极、隔膜、负极、封装壳体四部分组成，就提高电池的比能量而言，提高负极的性能相对于改进正极、隔膜、封装壳体更为容易。
负极又包括了电流集流体(通常是铜箔)、导电剂(通常是乙炔黑)、粘结剂(通常是聚偏氟乙烯)和具有与锂离子可逆反应的活性材料。
电极的性能几乎取决于活性材料的性能。
１嵌入型负极材料嵌入型负极材料嵌入机制可以描述为，材料结构中可以容纳一定的外来的锂离子，相变形成新的含锂的化合物，并且能在随后的充放电过程中脱出外来的锂离子，恢复到先前的原始结构。
嵌入型负极材料，包括已经商业化锂离子电池负极材料石墨、非石墨化的碳材料（如石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维）、ＴｉＯ２以及钛酸锂等。
其中碳质材料的优点包括良好的工作电压平台，安全性好以及成本低等。
但是也存在一些问题，如高电压滞后、高不可逆容量的缺点。
钛酸盐负极材料具有优异的安全性、成本低、长循环寿命的优点，但能量密度低。
石墨作为层状碳材料，是首先被商业化和人们所熟知的ＬＩＢ负极材料，也是最成功的嵌入型负极材料，锂离子嵌入后可生成层状ＬｉＣ６，其放电平台在０．２Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ＋／Ｌｉ）以下，有优异的嵌／脱锂动力学性能，是比较完美的ＬＩＢ负极材料。
锂离子电池负极材料研究进展作者：李春晓来源：《新材料产业》 2017年第9期当前世界各国都在积极开发新能源产业，锂离子电池产业也是其中之一。
由于锂离子电池具有高容量、高电压平台、安全性能好、循环寿命长、绿色无污染等重要优点，使其在便携式电子3C设备、纯电动汽车、船舶、空间技术、生物医学工程、物流、国防军工等多方面得到了广泛应用，成为近10年及未来一段时间广为关注的新能源领域研究热点。
目前大力发展新能源汽车行业已经上升到国家战略高度，我国已提出了电动车发展方向、主要任务、战略目标及相关配套政策措施，新能源汽车行业发展正面临巨大的历史机遇；因而锂离子电池中不可缺失的负极材料，同样拥有不可估量的光明前景。
负极材料作为新能源汽车动力电池的核心材料之一，对新能源汽车的最终性能起着至关重要的作用。
动力锂离子电池的性能优化需要依托于负极材料技术的创新突破，因此高性能负极材料的研究成为当前锂离子动力电池最为活跃的板块之一。
本文从锂离子电池工作原理、负极材料分类及发展、未来展望等3个方面介绍。
一、锂离子电池锂离子电池是一种可充电二次电池，主要由正极、负极、电解液、隔膜和集流体等主要5部分组成。
正负极材料主要功能是使锂离子较自由的脱出/嵌入，从而实现充放电功能。
锂离子电池工作原理如图1所示,充电过程中，锂离子从正极材料中脱出，经过电解液嵌入到对应的负极材料中，同时电子从正极流出经过外电路流向负极；锂电池放电时，锂离子从负极脱出，经过电解液重新嵌入到正极材料中，同时电子经过外电路从负极流向正极。
因而锂电池的充放电过程本质就是锂离子在正负极之间的脱锂和嵌锂的过程。
在理想状态下，认为在正负极材料之间的脱锂和嵌锂过程不会引起正负极材料结构的损坏，可以视作是充放电过程可逆。
锂电池优点如下：能量密度大，可达120 ～260W h / k g；工作电压高，3.6 ～3.7V；自放电率低，年自放电低于10%；无记忆效应，可以随时充、放电；使用寿命长，超过 1 000次，可达2 000次；绿色环保，不含镉、铅、汞等重金属。
锂离子电池石墨负极材料的改性研究进展一、内容描述通过调整石墨晶体的结构，可以有效地提高其作为锂离子电池负极材料的性能。
通过施加高压等静压处理，可以减小石墨颗粒之间的嵌合程度，从而提高其电化学性能。
利用化学气相沉积法（CVD）制备的石墨负极材料具有更加规整的表面形貌，有利于锂离子的嵌入和脱出。
表面修饰是一种有效的改性和优化石墨负极材料的方法。
通过物理或化学手段，在石墨表面引入特定的官能团或纳米结构，可以提高其在锂离子电池中的稳定性。
利用有机溶剂或水溶性聚合物对石墨进行包覆处理，可以有效防止石墨表面的锂枝晶生长，从而提高电池的安全性。
石墨负极材料的颗粒形貌对其电化学性能也有重要影响。
通过控制石墨的成核、生长和集料过程，可以制备出具有一定形状、粒度和分布的石墨负极材料。
特定形貌的石墨负极材料具有更高的比表面积和更低的锂离子扩散电阻，有利于提高电池的能量密度和功率密度。
石墨负极材料的组成对其性能也有一定的影响。
通过添加其他元素或化合物，可以改善石墨负极材料的结构稳定性和电化学性能。
在石墨中添加硅、锡等元素，可以增加石墨的理论嵌锂容量；添加硫、氮等元素，可以作为锂离子电池的电解质和吸附剂，提高电池的循环稳定性。
《锂离子电池石墨负极材料的改性研究进展》将围绕石墨负极材料的结构改良、表面修饰、形貌调控和组成优化等方面进行深入探讨，以期推动锂离子电池技术的不断发展和应用领域的拓展。
1. 锂离子电池的发展历程金属锂插层电池时代 (1970s1980s)：在该阶段，研究人员开始关注锂插层化合物，例如LiMn2O4等，作为新一代蓄电池的可行性。
这些早期的锂离子电池使用金属锂作为阳极，然而由于金属锂在充放电过程中会产生锂枝晶，导致电池循环性能较差，因此该方法并未实现大规模商业化应用。
锂离子动力电池的诞生 (1990s)：为解决金属锂插层电池存在的体积膨胀和锂枝晶问题，研究者们开始探索石墨类材料作为锂离子电池的负极。
天然石墨因其出色的循环稳定性、高比容量和低成本成为首选的负极材料。
2024年锂电负极包覆材料市场前景分析1. 引言锂电负极包覆材料在锂离子电池中起到重要作用，它可以保护锂离子电池负极材料不受电解液的侵蚀，并提高电池的循环寿命和安全性能。
随着电动汽车、智能手机等电子设备的快速发展，锂电负极包覆材料市场正呈现出前所未有的机遇。
本文将对锂电负极包覆材料市场前景进行深入分析。
2. 锂电负极包覆材料市场现状目前，锂电负极包覆材料市场已经逐渐成熟，市场规模稳步增长。
主要的锂电负极包覆材料包括石墨、石墨烯和硅等。
石墨是目前应用最广泛的锂电负极包覆材料，具有较高的安全性和循环寿命。
石墨烯作为新兴材料，具有优异的电导率和机械性能，被认为是未来的发展方向。
硅作为高容量负极材料，受到了广泛关注，但由于其体积膨胀和容量衰减等问题，其商业化应用仍需克服一系列技术难题。
3. 锂电负极包覆材料市场发展趋势3.1 技术创新驱动市场发展随着技术的不断创新，锂电负极包覆材料在性能和成本方面得到了显著改善。
石墨烯、纳米材料等新型材料的研发和应用为锂电负极包覆材料市场注入了新的活力。
未来，随着材料科学和制备技术的进一步突破，锂电负极包覆材料的性能将得到进一步提升，进而推动市场的发展。
3.2 新能源汽车需求拉动市场增长新能源汽车的快速发展将成为锂电负极包覆材料市场增长的主要驱动力。
新能源汽车使用的大容量锂离子电池对负极包覆材料的要求更高，这将促使企业加大研发投入，推动新材料的应用。
随着新能源汽车市场的不断扩大，锂电负极包覆材料市场有望迎来更大的发展机遇。
3.3 环保趋势助推市场发展环保意识的提升引发了对绿色能源的追求，锂电负极包覆材料作为绿色能源的核心组成部分，将受到越来越多的关注。
市场对于绿色、可持续发展的产品的需求不断增长，这将促使企业加大对环保型锂电负极包覆材料的研发和生产，推动市场的快速发展。
4. 锂电负极包覆材料市场挑战与对策锂电负极包覆材料市场仍面临着一些挑战，如材料成本高、循环寿命短等问题。
锂离子电池纳米负极材料的研究进展ｍＡｈ／ｇ，高于纯石墨的理论容量３７２ｍＡｈ／ｇ，循环性能较好。
翟秀静等采用［２］［１］中掺杂其它原子，而且使这些原子在碳结构中呈纳米分散状态，这一新型的碳材料就称为碳材料的纳米掺杂。
碳材料的纳米掺杂包括金属元素掺杂和非金属元素掺杂，其中最典型的是硅原子在碳材料中的纳米掺杂，Ｓｉ在嵌入锂时会形成含锂量很高的合金Ｌｉ４．４Ｓｉ，理论容量为４２００ｍＡｈ／ｇ［５］。
ＣｈｅｎＬｉｂａｏ［６］等用喷雾干燥技术制备Ｓｉ／Ｃ复合碳负极材料，其可逆容量达到６３５ｍＡｈ／ｇ，且循环性能比较稳定，可应用于锂离子电池。
通过对纳米掺杂硅的碳材料嵌锂行为的研究，发现纳米掺杂硅后碳材料的容量比掺杂前的容量高。
当然，碳材料的纳米掺杂还可掺杂其它的原子，如磷、、、等，ＺｈｏｕＺｈｅｎ等［７］通过计算机用密镍铅硼度泛函的方法对Ｃ、ＢＣ３、２Ｎ和ＢＮ纳米管的结构ＢＣ和能量进行分析，表明ＢＣ３纳米管材料最适合做锂离子电池负极材料。
其它的纳米掺杂碳材料在进一步的研究中。
氧化法提纯了煤焦化工业副产品中的纳米碳管，采用Ｘ射线衍射和透射电子显微镜对碳纳米管的结构和形貌进行了研究。
纯化的纳米碳管具有类似石墨的结构和较高的石墨化度。
研究了纳米碳管的电化学性能，其首次放电比容量达５８４．３ｍＡｈ／ｇ，并有较好的循环性能。
碳纳米管（ＣＮＴｓ）作为添加剂与石墨形成的复合放电容量和循环稳定碳负极材料，提高了电池的充、性，对首次循环效率的不利影响较小。
这是由于较小的纳米材料填充较大的石墨颗粒孔隙，可形成良好的导电网络，纳米材料本身有一定的可逆储锂容量，同时，ＣＮＴｓ的管状结构和大的比表面积，能够吸收和储存电解液，并改善电极抵抗破坏的能力，提高了负极材料的综合电化学性能。
张万红等采用碳纳米管（ＣＮＴｓ）作为锂离子电池［３］２２．１硅纳米材料纳米硅硅材料作为锂离子电池负极材料具有比容量大硅材的优点（理论容量４２００ｍＡｈ／ｇ），因而备受关注。
《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人们生活水平的提高，对于高性能电池的需求愈发强烈。
在众多的电池技术中，锂离子电池因其高能量密度、无记忆效应和长寿命等优点被广泛地应用在移动电子设备、电动汽车和可再生能源存储系统中。
然而，传统的锂离子电池的负极材料仍面临诸多挑战，如能量密度不足、充放电速度慢等问题。
为此，对新型负极材料的研究成为了科研领域的热点。
其中，基于石墨烯的锂离子电池负极材料因其卓越的电化学性能和物理特性，正逐渐成为研究的焦点。
二、石墨烯及其在锂离子电池负极材料中的应用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、高比表面积和出色的机械强度。
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。
在锂离子电池中，负极材料的主要功能是存储锂离子。
通过将石墨烯作为负极材料或与其他材料复合，可以提高电池的充放电性能和能量密度。
三、基于石墨烯的锂离子电池负极材料的制备与研究（一）制备方法目前，制备基于石墨烯的锂离子电池负极材料的方法主要包括化学气相沉积法、液相剥离法、还原氧化石墨烯法等。
其中，液相剥离法因工艺简单、成本低廉、适合大规模生产等特点受到广泛关注。
通过选择合适的分散剂和溶剂，可以在液相环境中将石墨烯剥离成单层或几层结构，从而实现规模化生产。
（二）复合材料研究为了进一步提高石墨烯负极材料的性能，研究者们通过将石墨烯与其他材料（如硅基材料、金属氧化物等）进行复合。
这种复合材料可以充分利用各组分的优点，实现性能的互补和优化。
例如，硅基材料具有较高的容量，但充放电过程中体积效应明显；而石墨烯的高导电性和高比表面积可以有效地缓解这一体积效应，从而提高电池的循环性能和充放电速度。
（三）性能研究基于石墨烯的锂离子电池负极材料具有较高的首次放电容量、良好的循环性能和优异的倍率性能。
这得益于石墨烯的高导电性、高比表面积以及与其他材料的良好复合效果。
此外，这种负极材料还具有优异的热稳定性和安全性，能够满足电动汽车等应用领域对电池的高要求。
锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的研究概况(Ⅲ)
樊勇利;李文升
【期刊名称】《电源技术》
【年(卷),期】2011(35)3
【摘要】@@ 3 Li4Ti5O12改性rn3.1 掺杂其它元素对Li4Ti5O12性能的改进rnLi4Ti5O12本身是电子绝缘材料,大电流充放电时容量衰减很快,直接影响其高倍率性能.通过异价离子的掺杂,使Ti产生混合电价,提高材料的电子导电能力.为此,应引人自由电子或电子空穴.当掺杂的阳离子价态≥+2,并且是Li+位置掺杂时,就产生自由电子;当引人的阴离子价态<-2,可产生电子空穴.这是两条提高Li4Ti5O12的电子导能力途径.掺杂改性依据是,在Li-Ti-O相图中,改变沿着化学计量比的
Li4Ti5O12-LiTi2O4尖晶石连接线上Li:Ti比例,合成出具有Ti4+/3+混合价态的Li-Ti-O氧化物,提高其导电性.
【总页数】6页(P319-324)
【作者】樊勇利;李文升
【作者单位】中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300381;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300381
【正文语种】中文
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1.锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的研究概况 [J], 樊勇利;李文升
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3.锂离子电池负极材料Li4Ti5O12的研究概况(Ⅳ) [J], 樊勇利;李文升
4.锂离子电池负极材料Li4Ti5O12合成与改性的研究进展 [J], 王鸣; 黄俊涛; 任亚航; 梁萌; 程丽丽; 沈丁
5.锂离子电池负极材料Li4Ti5O12掺杂改性研究进展 [J], 薛彩霞
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锂离子电池负极材料的研究进展一、本文概述随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，清洁、高效的能源存储技术成为了研究的热点。
锂离子电池，作为一种重要的能量存储和转换装置，广泛应用于电动汽车、移动通讯、便携式电子设备等领域。
其中，负极材料是锂离子电池的重要组成部分，其性能直接影响电池的能量密度、循环稳定性和安全性。
因此，对锂离子电池负极材料的研究具有重要意义。
本文旨在全面综述锂离子电池负极材料的研究进展，包括负极材料的种类、性能特点、制备方法以及应用现状等方面。
通过对近年来相关文献的梳理和分析，总结了锂离子电池负极材料的研究现状和发展趋势，旨在为负极材料的深入研究和应用提供理论支撑和参考依据。
本文介绍了锂离子电池的基本结构和工作原理，明确了负极材料在电池性能中的作用。
综述了不同类型负极材料（如碳基材料、金属氧化物、合金材料等）的性能特点和应用优势，分析了其优缺点及适用场景。
接着，重点介绍了负极材料的制备方法，包括物理法、化学法以及新型纳米技术等，并探讨了各种方法的优缺点及发展趋势。
总结了锂离子电池负极材料的研究进展，展望了未来的发展方向，以期推动锂离子电池技术的不断进步和应用拓展。
二、锂离子电池负极材料的分类与特点锂离子电池的负极材料是决定电池性能的关键因素之一，其性能直接影响着电池的容量、循环寿命和安全性。
随着科技的进步和研究的深入，锂离子电池负极材料的种类不断丰富，性能也在持续提升。
以下将简要介绍几种主要的锂离子电池负极材料及其特点。
碳基负极材料：碳基负极材料是最早被应用于锂离子电池中的负极材料，主要包括石墨、软碳、硬碳等。
石墨负极具有良好的导电性、层状结构以及较高的理论比容量，因此在实际应用中占据主导地位。
然而，石墨负极在充放电过程中易发生体积膨胀和收缩，导致电池循环性能下降。
软碳和硬碳则具有更好的循环稳定性和更高的比容量，但其首次不可逆容量损失较大。
锡基负极材料：锡基负极材料具有较高的理论比容量和良好的嵌锂性能，因此受到广泛关注。
锂金属负极的研究进展及展望
一、引言
锂金属负极由于其超高的理论比容量（3860mAh/g）和最低的电化学势（-3.04V vs. SHE），被视为下一代高能量密度电池的理想候选材料。
然而，由于严重的枝晶生长和固体电解质界面（SEI）问题，使得锂金属在实际应用中遇到了巨大的挑战。
二、锂金属负极的关键问题
1. 枝晶生长：锂金属在充电过程中不均匀沉积，导致枝晶生长，这不仅会降低电池的能量效率，还会引发安全问题。
2. SEI膜不稳定：在锂金属表面形成的SEI膜往往不能有效地阻止锂离子的进一步反应，导致SEI膜不断增厚，消耗大量锂，降低了电池的库仑效率。
三、解决策略
1. 设计新型电解液：通过添加功能添加剂或者设计新型电解液体系，可以有效抑制锂枝晶的生长，稳定SEI膜。
2. 优化电极结构：例如采用三维多孔电极结构，可以提高锂离子的扩散速率，促进锂的均匀沉积。
3. 利用外部电场或压力：通过施加外部电场或压力，可以引导锂离子的均匀沉积，从而抑制枝晶的生长。
四、展望
尽管面临诸多挑战，但随着科学技术的进步，我们有理由相信锂金属负极的问题将会得到解决。
未来的锂金属负极研究将更加注重基础科学的理解和技术的实际应用，以实现锂金属负极在高能量密度电池中的广泛应用。
总结，锂金属负极因其出色的性能被寄予厚望，但其在实际应用中的问题也不容忽视。
未来的研究需要深入理解锂金属负极的工作机理，开发出更有效的解决策略，推动锂金属负极的商业化进程。
2024年锂电负极包覆材料市场发展现状概述锂电池是当前主流的电池技术，广泛应用于移动通信、电动车辆和储能等领域。
其中，负极材料作为锂电池的重要组成部分，广泛使用于锂离子电池系统中。
负极包覆材料是一种保护负极材料不受环境氧化和机械损伤的薄膜材料。
本文将对2024年锂电负极包覆材料市场发展现状进行分析。
锂电负极包覆材料市场规模随着锂电池市场需求的不断增长，锂电负极包覆材料市场在过去几年中实现了快速发展。
根据市场研究数据，2019年全球锂电负极包覆材料市场规模达到X亿美元，并预计到2025年有望达到Y亿美元。
锂电负极包覆材料市场驱动因素1.锂电池需求增长：移动通信、电动车辆和储能等领域的快速发展带动了锂电池的需求增长，从而推动了负极包覆材料市场的发展。
2.新能源政策支持：全球各国对于新能源的重视和支持，为锂电池产业的发展提供了良好的政策环境，进一步促进了负极包覆材料市场的增长。
3.技术进步：负极包覆材料的研发持续推进，不断提升锂电池性能和循环寿命，这为负极包覆材料市场的发展提供了技术基础。
锂电负极包覆材料市场发展趋势1.持续创新：锂电负极包覆材料市场将继续推动技术和材料的创新，以提高锂电池的能量密度、循环寿命和安全性。
2.环保要求：越来越多的国家和地区对于环境保护的要求日益严格，负极包覆材料市场将朝着更加环保的方向发展，减少对环境的污染。
3.多元化需求：不同应用领域对锂电池的需求差异化，将推动负极包覆材料市场向多元化方向发展，满足不同行业的要求。
锂电负极包覆材料市场竞争格局目前，全球锂电负极包覆材料市场竞争激烈，主要厂商包括A公司、B公司、C 公司等。
这些公司通过技术创新、产品质量和服务等方面的优势，争夺市场份额。
同时，新进入者也在不断涌现，加剧了市场竞争。
锂电负极包覆材料市场面临的挑战1.原材料供应不稳定：负极包覆材料生产过程中所需的原材料供应链不稳定，难以满足市场需求。
2.价格竞争：市场竞争激烈导致负极包覆材料的价格下降，影响了企业的盈利能力。
第43卷第12期 当 代 化 工 Vol. 43，No.12 2014年12月 Contemporary Chemical Industry December，2014锂离子电池新型负极材料的研究进展刘浪浪，问娟娟（兰州理工大学，甘肃 兰州 730050）摘 要：锂离子电池作为一种电源应用很广泛，但是在应用中存在一些不足，选取电化学性能良好的正负极材料是提高和改善锂离子电池电化学性能最重要的因素。
从新型碳材料、硅基负极材料、锡基负极材料三方面介绍了目前锂离子电池的研究状况，并展望了锂离子电池负极材料的发展趋势。
关 键 词：锂离子电池；负极材料；研究现状中图分类号：TM 911 文献标识码： A 文章编号： 1671-0460（2014）12-2690-03Research Progress in Anode Materials for Lithium Ion BatteriesLIU Lang-lang，WEN Juan-juan（Lanzhou University of Technology, Gansu Lanzhou 730050, China）Abstract: Lithium ion battery as a power is widely used, but there are some deficiencies in the application. Selectionof electrode materials with excellent electrochemical performances is the key factor to enhance and improve theelectrochemical performance of the lithium ion battery. In this paper, the current research situation of lithium ionbatteries were introduced from the aspects of new carbon materials, silicon-based anode materials and tin-based anodematerials, and the development trend of the anode materials for lithium ion battery was prospected．Key words: Lithium ion battery；Anode materials；Research status目前全球最具潜力的可充电电池是锂离子电池。
用碳负极材料的商品化的锂离子电池可逆比容量已达350 mA∙h/g，快接近理论比容量372 mA∙h/g[1]。
随着全球化的加快，科技日新月异，电子产品日益普及，发展中的电动汽车等对电池能源提出了更高的要求，其中主要包括能量密度、使用寿命等[2]。
开发新型、廉价的负极材料是锂离子电池研究的热点课题之一。
就目前而言，主要有新型碳材料、锡基材料、硅基材料等，本文研究了这些新型负极材料的研究现状及未来的发展方向。
1 新型碳材料在新型碳负极方面，未来的发展将主要集中在高功率石墨类负极及非石墨类高容量碳负极，以满足未来动力和高能电池的需求。
新型碳材料：如碳纳米管(CNT)石墨烯，由于具有特殊的一维和二维柔性结构、优良的导热性和导电特性，因此在锂离子电池应用中具有巨大的潜力[3] 。
1.1 碳纳米材料碳纳米材料主要包括碳纳米管和碳材料的纳米掺杂。
在碳材料中掺杂纳米状态的硅原子是最典型的碳材料纳米掺杂，Si 嵌入锂时形成的Li4.4Si理论容量高达4 200 mA·h/g。
自从1991年人们发现碳纳米管后，其特有的纳米性能受到广泛地关注。
它是一种单层或多层纳米级管状材料，主要由C-C共价键结合而成的碳六边形组成。
具有较高的硬度、强度、韧性及导电性能。
根据壁的多少碳纳米管可分为单壁和多壁碳纳米管。
作为高贮锂量的碳负极材料之一，碳纳米管难以直接用作锂离子电池的负极材料。
因为碳纳米管作为电极材料存在首次效率较低、无放电平台、循环性能较差、电压滞后等缺陷[4]。
总之，碳纳米管作为负极材料显示出独特的性能。
碳纳米管可以制成薄膜，很明显其作为微型电池的负极材料潜力很大。
此外碳纳米管的结构与插锂机理之间的关系有待进一步深入研究[5]。
1.2 石墨烯石墨和碳微球是传统的锂离子电池负极碳材料，被人们最早研究并且商品化，石墨烯是现在碳质负极材料研究的热点之一。
它是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，稳定的苯六元环是其基本结构单元，电化学测试结果表明：石墨烯的电化学性能与其结构密切相关，这主要是它的片层排列方式和层结构所决定。
石墨烯之所以具有优异的储锂性能和倍率性能是因为层边缘和缺陷为锂离子提供了足够的存储空间。
与石网络出版时间：2014-12-25 15:18网络出版地址：/kcms/detail/21.1457.TQ.20141225.1518.067.html第43卷第12期 刘浪浪，等：锂离子电池新型负极材料的研究进展 2691墨相比，有较高的可逆储锂容量；减少层数有利于获得更高的可逆容量；石墨烯具有超大比表面积[6]。
研究发现：石墨烯片层的两侧均可吸附1个Li+，所以石墨烯的理论比容量是石墨的两倍，即744 mA∙h/g[7]。
然而作为负极的石墨烯也存在与碳纳米管类似的电压滞后、库仑效率低等缺点[8]，同样也很难直接作为负极材料。
为了促进石墨烯在锂离子电池中的应用，目前主要有两种方法：(1)通过对石墨烯片层的结构与排列方式进行控制，可提高其电子与离子传输能力；(2)在石黑烯结构中引入其它的活性物质或活性位点，实现化学储锂离子与物理储锂离子的有机结合。
季红梅等[9]以三氯化铁和氧化石墨烯为原料，采用水热法合成了Fe2O3/石墨烯纳（RGO）锂离子电池负极材料。
电性能测试结果表明:180 ℃下得到的Fe2O3/RGO 具有优良的循环稳定性和比容量.初始放电比容量达到1 023.6 mA∙h/g（电流密度为40 mA/g）电流密度增加到800 mA/g 时，放电比容量维持在406.6 mA∙h/g，高于石墨的理论放电比容量372 mA∙h/g。
在其他较高的电流密度下比容量均持平。
该Fe2O3/RGO有希望作为低成本、低毒性、高容量的新一代锂离子电池负极材料。
上述石墨烯具有良好的电化学性能和应用前景，但使其单独作为锂离子电池的负极材料，仍然存在难以克服的缺点。
比如：电压滞后和不可逆容量大等问题。
因此今后一段时间研究的重点将是如何降低其制备成本及与其他材料复合。
2 非碳材料由于传统碳材料存在一些难以攻克的问题，所以新型非碳材料，比如硅基材料、锡基材料等成为近年来研究的热点[10-12]。
但是这些材料在嵌脱锂的过程中存在循环稳定性较差及严重的体积效应，产生的应力可致使金属电极容易断裂破碎、电阻增大、存储电荷的能力骤降。
2.1 硅基材料理论上，硅与Li的插入化合物放电比容量可达到4 200 mA∙h/g, 作为锂离子电池负极材料非常有吸引力。
然而硅在充放电过程中存在较大的体积变化，从而导致材料的容量衰减较快，电池的循环性能很差。
所以需要对Si进行改性，提高硅基负极材料的电化学性能，主要的改进方法一般采用表面处理、多相掺杂、形成硅化物等。
Chou[13]等采用简单混合制备了硅-石墨烯复合材料，首次可逆容量为2 158 mA∙h/g，30 次循环后仍保持1 168 mA∙h/g的容量。
杜霞等[14]以亚微米硅与石墨烯为原料，制备了石墨烯/硅复合锂离子电池负极材料。
充放电测试结果表明，首次放电比容量达2 070.5 mA∙h/g，循环12次后保持在1 000 mA∙h/g 以上；对硅复合电极的导电性以及电极结构的初步研究，发现复合电极本身导电性以及材料的电接触性比纯硅优越，电极结构也相对稳定。
在硅基材料中，未来最有潜力的是硅基薄膜负极和硅的复合材料，薄膜的厚度和材料的制备方法对硅基薄膜负极的容量有着较大影响。
只要增加薄膜的厚度就可提供足够的活性材料，可望实现商业化。
硅与不同的材料复合就会达到不同的效果，结合硅不足之处选择最佳的材料进行复合将是一个研究的热点。
2.2 锡基材料目前锡基负极材料主要有锡及其合金、锡的氧化物和锡盐。
理论上，锡基合金是利用Sn能与Li 形成Li22Sn4合金，因此锡基合金具有较大的储锂容量，作为锂离子电池负极材料有巨大潜力。
可是SnO2作为负极材料时，在Sn 的合金化和去合金化过程中，极易体积膨胀，导致循环性能降低。
目前主要有两种解决方法： 一种是合成锡的复合材料；另一种是制备锡的合金。
锡的复合材料主要是和碳材料的复合。
比如将纳米Sn与石墨烯混合，石墨烯有特殊的结构，可以缓冲充放电过程中Sn的体积变化。
锡基合金中的金属主要有Co、Zn、Cu、Sb、Ni、Mg等，在Sn中掺杂金属要求比较软而且不活泼。
由于这些金属的延展性有效减小体积效应，大大提高了Sn的电化学性能。
锡的氧化物和锡盐循环性能都不理想。
对于氧化锡可改进其合成方法来提高其循环性能。
改进方法主要有模板法、包覆法、碳热还原法、化学沉淀法、电沉积法等。
此外还可在锡的氧化物中掺杂非金属和金属氧化物。
Wang等[15]以SiO/SnO和金属Li的混合物为原料，石墨为分散剂，采用高能机械研磨法，经热处理还原成金属锡，得到的Sn/Si 纳米簇均匀分布在含Li 的弹性石墨基质中。
电化学测试表明，在200 次循环之后，复合材料电极的可逆容量仍有574.1 mA∙h/g，显然优于SnO 和SiO 等负极材料。
在复合材料中引入金属锂，在一定程度上还可提前补偿负极的首次不可逆容量。
Xue 等[16]用电沉积法制备了3D 多孔Sn-Co 合金电极。
先用无电电镀的方法制备了3D 多孔Cu2692 当 代 化 工 2012年12月薄膜，接着在Cu 薄膜的表面电沉积Sn-Co 合金。
合金电极的首次放电容量为636.3 mA·h/g，库仑效率达到83.1%,70次充放电循环可逆容量保持在511.0 mA ∙h/g。
锡基材料中最值得研究的的将是锡的复合材料。
锡虽没有硅的理论比容量高，可锡与其他材料复合，会弥补锡自身的缺陷，最终也可以是一种良好的电极材料。
3 小 结以上负极材料虽然各自优点突出，但是均存在［4］De-las-Casas C, Li W Z. A review of application of carbon nanotubes forlithium ion battery anode material [J]. J Power Sources, 2012, 208(15): 74–85.［5］吴宇平, 张汉平, 吴峰等. 绿色电源材料 [M]. 北京：化学工业出版社，2008：75.［6］Lian P H, Zhu X F, Liang S Z, et al. Large reversible capacity of highquality graphene sheets as an anode material for lithium-ion batteries [J]. Electrochim Acta, 2010, 55(12): 3909-3914.［7］Wang G X, Wang B, Wang X L, et al. Sn/graphene nanocomposite with3D architecture for enhanced reversible lithium storage in lithium ion batteries [J]. J Mater Chem, 2009, 19(44):8378-8384.［8］Pan D Y, Wang S, Zhao B, et al. Li storage properties of disorderedgraphene nanosheets [J]. Chem Mater, 2009, 21(14): 3136–3142. ［9］季红梅, 于湧涛, 王露,等. 水热合成Fe 2O 3/石墨烯纳米复合材料及表2 传统加热和微波加热下的卤代烃和醇成醚反应 Table 2 Etherification of alcohol and alkyl halides undertraditional heating and microwave heating醇 卤代烃 反应时间/min反应收率,% η 传统 加热 微波 加热 传统 加热 微波 加热 乙醇 氯化苄 1440 5 82 85 295甲醇 氯化苄 1440 4 68 94 1200 正辛醇 氯化苄 1440 10 92 88 138 苄醇丁烷1440109092145η是微波加热和传统加热的酯化速率之比，即微波加热速率对于传统加热速率倍数。
