鋰離子電池對負極材料的要求

負極材料作為鋰離子電池的核心部件，在應用時通常要滿足以下條件：

①嵌鋰電位低且平穩(wěn)，以保證較高的輸出電壓；

②允許較多的鋰離子可逆脫嵌，比容量較高；

③在充放電過程中結構相對穩(wěn)定，具有較長的循環(huán)壽命；

④較高的電子電導率、離子電導率和低的電荷轉移電阻，以保證較小的電壓極化和良好的倍率性能；

⑤能夠與電解液形成穩(wěn)定的固體電解質膜，保證較高的庫侖效率；

⑥制備工藝簡單，易于產(chǎn)業(yè)化，價格便宜；

⑦環(huán)境友好，在材料的生產(chǎn)和實際使用過程中不會對環(huán)境造成嚴重污染；

⑧資源豐富等。

30多年來，雖然不斷有新型鋰離子電池負極材料被報道出來，但是真正能夠獲得商業(yè)化應用的卻寥寥無幾，重要是因為很少有材料能兼顧以上條件。例如，雖然金屬氧化物、硫化物和氮化物等以轉化反應為機理的材料具有較高的比容量，但是它們在嵌鋰過程中平臺電位高、極化嚴重、體積變化大、難以形成穩(wěn)定的SEI且成本高等問題使之不能真正獲得實際應用。

石墨正是因為較好地兼顧了上述條件，才得到了廣泛的應用。此外，雖然Li4Ti5O12容量低且嵌鋰電位高，但是它在充放電過程中結構穩(wěn)定，允許高倍率充放電，因此在動力鋰電池和大規(guī)模儲能中也有一定的應用。

負極材料的生產(chǎn)只是整個電池制作工藝過程中的一環(huán)，標準的制定有助于電池公司對材料的優(yōu)劣做出評判。另外，材料在生產(chǎn)和運輸過程中難免會受到人、機、料、環(huán)境和測試條件等因素的影響，只有將它們的各項理化性質參數(shù)標準化，才能真正確保其可靠性。

一般而言，負極材料的關鍵性技術指標有：晶體結構、粒度分布、振實密度、比表面積、pH、水含量、主元素含量、雜質元素含量、首次放電比容量和首次充放電效率等，下文將逐一展開說明。

2.2負極材料的晶體結構

石墨重要有兩種晶體結構，一種是六方相（a=b=0.2461nm，c=0.6708nm，α=β=90，γ=120，P63/mmc空間群）；另一種是菱方相（a=b=c，α=β=γ≠90，R3m空間群）（表3）。在石墨晶體中，這兩種結構共存，只是不同石墨材料中二者的比例有所差異，可通過X射線衍射測試來確定這一比例。