锂电池非碳类负极材料

此前，产业化前景的新一代锂电池非碳类负极材料包括钛酸锂（LTO）、硅碳复合材料、硅合金材料、过渡金属氧化物四种。

钛酸锂负极材料

钛酸锂具有良好循环性能、极佳倍率性能和安全性能的优点，但其也因为嵌锂电位过高而导致电池体系能量密度下降，所以该种电池适用于一些比能量密度要求不高的领域，如混合动力汽车上。

为了弥补LTO负极材料的不足，可以用纳米化并包碳的技术进行优化，使得钛酸锂电池的体积能量密度有以石墨为负极的电池的60%。除了上述缺陷外，制约LTO的产业化还有两个问题：一成本较高，二是电池在循环过程中会产生气体，带来较大的安全隐患。

球形硅碳复合负极材料

球形硅碳复合负极材料，是以球形人造或天然石墨为基底，在石墨表面钉扎一层硅纳米颗粒（一般小于100nm），再在其外表包覆一层无定形碳。这种多层“core-she11”结构的优点：1、能保证硅纳米颗粒钉扎在石墨表面上良好电接触；2、硅的体积膨胀由石墨和无定形包覆层共同承担，这样就减小了在脱嵌锂过程中所受应力，体积变化减小，延长了使用时间。

缺点：1、安全性和倍率性能较差，两相分离的合金材料很难实现锂离子在其间快速迁移，另外在大倍率充放电情况下必然会损失较大容量并且带来安全隐患。2、纳米Si价格昂贵，特别是晶粒尺寸小于50nm的纳米硅，这使得制备硅碳复合负极材料成本非常高。3、硅碳负极材料的库伦效率较低，跟电解液的兼容性需要进一步改进，而且循环性还有待提高。

合金负极材料

3M的Si-Fe-M合金：其成本比Sn-Co-C的低，振实密度也较高，使用LPPA粘结剂可以达到700mAh/g多的可逆容量，循环达300次，但该材料的首次效率较低不到85%。

NexelionTMSn-Co-C合金负极材料：可使每单位体积的能量密度提高30%。

过渡金属氧化物

较早的过渡金属氧化物有一氧化锡（Sn0）、Sn02、二氧化钨（WO2）、二氧化钼（MoO2）等，它们的嵌锂机理不尽相同，但都具有较高的理论比容量。

过渡金属氧化物负极材料在第一周放电过程中，氧化物的表面会生成一层SEI膜，能有效阻止溶剂分子的通过，但锂离子却可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出。SEI膜对负极材料会产生保护作用，使材料结构不容易崩塌，增加电极材料的循环寿命。

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