锂电负极材料的发展进程与种类概述

郑海峰，郭明聪，马畅，宋天永，吕晗，刘书林，屈滨

（中钢集团鞍山热能研究院有限公司，鞍山 114044）

1 锂电发展历程

1.1 锂离子电池的发展

由于化石燃料污染环境、不可再生等特性，人们开始将未来的发展方向聚焦到新型清洁能源上，例如风能、水能、潮汐能等，而其中的一种能源即为电化学能源。锂离子电池的研发开端即为电化学能源[1]。

锂离子电池的前身最早追溯到1975年，三洋公司开发了Li/MnO2电池，此时的电池并未称为锂离子电池，原理是通过作为负极的Li金属来完成电池的正常工作，但通过一段时间的发展，这种电池的缺点也被无限制的放大：作为电池负极的金属锂非常容易的产生枝晶，即Li金属凝固时，固体晶核沿某些晶向生长较快，导致形成具有树枝状的晶体，这种晶体极易造成电池短路，进而引发电池爆炸等安全性问题[2]。这个问题一度制约了锂电池行业的发展，锂电行业的发展进入近乎停滞状态。

1980年，Armand等人提出了摇椅式电池的概念，Li元素作为离子状态在电池中穿梭，提出了正负极为嵌入化合物这一设想，通过取代Li金属来避免之前因枝晶效应而产生的电池安全问题[3]。原理是正极中的Li离子在电池充电时脱离正极，通过电解液来到负极并嵌入其中，而放电过程与之相反，即整个电池充放电过程理解为Li离子的“嵌入”与“脱嵌”过程。这一概念的提出加速了锂离子电池行业的发展，各大企业的研发方向转变为探索合适的正负极材料这一方向上。……