鋰離子電池常用的正極材料有錳酸鋰，鈷酸鋰，磷酸鐵鋰以及三元材料等，常用的負(fù)極材料包括碳材料及硅基材料等。

離子電池在使用的過(guò)程中，能夠進(jìn)行二次充電，屬于一種二次可充電電池，主要工作原理為鋰離子在正負(fù)極之間的反復(fù)移動(dòng)，無(wú)論電池的形狀如何，其主要組成部分都為電解液、正極片、負(fù)極片以及隔膜。目前，國(guó)際上鋰離子電池的生產(chǎn)地主要集中在中國(guó)、日本和韓國(guó)，主要的鋰離子應(yīng)用市場(chǎng)為手機(jī)和電腦及汽車。

隨著鋰離子電池的不斷發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也在逐漸的擴(kuò)大，其在正極材料的使用方面已經(jīng)由單一化向多元化的方向轉(zhuǎn)變，其中包括：橄欖石型磷酸亞鐵鋰、層狀鈷酸鋰、尖晶石型錳酸鋰等等，實(shí)現(xiàn)多種材料的并存。

從技術(shù)發(fā)展方面能夠看出，在日后的發(fā)展中還會(huì)產(chǎn)生更多新型的正極材料。對(duì)于動(dòng)力電池的正極材料來(lái)說(shuō)，其在成本費(fèi)用、安全性能、循環(huán)能力以及能量密度等多個(gè)方面都具有較為嚴(yán)格的要求。

在應(yīng)用材料領(lǐng)域中，由于鈷酸鋰的費(fèi)用較高、安全性較低，因此在具體的使用中通常適用于普通消費(fèi)類電池，難以符合動(dòng)力電池的相關(guān)要求。而上述列舉的其他材料均已在目前的動(dòng)力電池中得到了充分的利用。

在鋰離子電池材料中，負(fù)極材料屬于重要的組成部分，能夠?qū)φw電池的性能產(chǎn)生較大影響。目前，負(fù)極材料主要被劃分為兩個(gè)類別，一種為商業(yè)化應(yīng)用的碳材料，例如天然石墨、軟碳等，另一類為正處于研發(fā)狀態(tài)，但是市場(chǎng)前景一片大好的非碳負(fù)極材料，例如硅基材料、合金材料、錫金材料等等。

碳負(fù)極材料

此種類型的材料無(wú)論是能量密度、循環(huán)能力，還是成本投入等方面，其都處于表現(xiàn)均衡的負(fù)極材料，同時(shí)也是促進(jìn)鋰離子電池誕生的主要材料，碳材料可以被劃分為兩大類別，即石墨化碳材料以及硬碳。其中，前者主要包括人造石墨以及天然石墨。

人造石墨的形成過(guò)程為：在2500℃以上的溫度中，將軟碳材料進(jìn)行石墨化處理之后得到，MCMB屬于人造石墨中比較常用的一種，其結(jié)構(gòu)為球形，表面質(zhì)地較為光滑，直徑大約為5-40μm。由于受其表面光滑程度影響，使電極表面以及電解液之間發(fā)生反應(yīng)的幾率降低，進(jìn)而降低了不可逆容量。同時(shí)，球形結(jié)構(gòu)能夠方便鋰離子在任何方向進(jìn)行嵌入和脫出活動(dòng)，對(duì)保障結(jié)構(gòu)穩(wěn)定具有較大的促進(jìn)作用。

天然石墨也具有諸多優(yōu)勢(shì)，其結(jié)晶度較高、可嵌入的位置較多，并且價(jià)格較低，是較為理想的鋰離子電池材料。但其也存在一定的弊端，例如在與電解液反應(yīng)時(shí)，相容性較差，在進(jìn)行粉碎時(shí)表面存在諸多缺陷等，這都將對(duì)其充電或放電的性能產(chǎn)生較大的不利影響。

此外，硬碳的形成過(guò)程為：在2500℃的狀態(tài)下，難以實(shí)施石墨化的碳材料，其主要為高分子化合物的熱解碳，通過(guò)高倍顯微鏡能夠看出，其是由許多納米小球堆積而成，整體呈現(xiàn)出花團(tuán)簇狀。在其表面具有大量納米孔的無(wú)定形區(qū)域，在容量方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)石墨的標(biāo)準(zhǔn)容量，進(jìn)而對(duì)循環(huán)能力產(chǎn)生較大的不利影響。

硅負(fù)極材料

由于硅物質(zhì)的儲(chǔ)存量較為豐富，且價(jià)格較為低廉，因此將其作為新型負(fù)極材料應(yīng)用到鋰離子電池中十分理想。但是，由于硅屬于半導(dǎo)體，電導(dǎo)率較差，并且在嵌入的過(guò)程中將會(huì)使體積膨脹成以往的數(shù)倍，最高膨脹度能夠達(dá)到370%，這將導(dǎo)致活性硅粉化和脫落，難以與電子進(jìn)行充分的接觸，進(jìn)而使得容量迅速縮減。

要想使硅在鋰離子電池材料中得到良好的應(yīng)用，使其在充電或者放電的過(guò)程中，能夠?qū)ζ潴w積進(jìn)行有效的控制，進(jìn)而使其容量和循環(huán)能力得到極大的保障，可以采用以下幾種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，第一，使用納米尺寸的硅。第二，將硅與非活性基體、活性基體、粘接劑相結(jié)合。第三，利用硅薄膜，其已經(jīng)被視為是下一代最為適用的商用負(fù)極材料。