隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鋰電池包負(fù)極材料呈現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)。目前鋰電池包負(fù)極材料已經(jīng)從單一的人造石墨發(fā)展到了天然石墨、中間相碳微球、人造石墨為主，軟碳/硬碳、無定形碳、鈦酸鋰、硅碳合金等多種負(fù)極材料共存的局面。

鋰離子電池的負(fù)極是由負(fù)極活性物質(zhì)碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側(cè)，經(jīng)干燥、滾壓而成。負(fù)極材料是鋰離子電池儲(chǔ)存鋰的主體，使鋰離子在充放電過程中嵌入與脫出。

鋰電池包負(fù)極材料主要影響鋰電池的首次效率、循環(huán)性能等，負(fù)極材料的性能也直接影響鋰電池的性能，負(fù)極材料占鋰電池總成本5~15%左右。負(fù)極材料種類上，包括碳系負(fù)極、非碳性負(fù)極。從技術(shù)角度來看，未來鋰離子電池負(fù)極材料將會(huì)呈現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)。

四種負(fù)極材料對(duì)比，誰更厲害?

控制“主場(chǎng)”的石墨

目前負(fù)極材料主要以天然石墨和人造石墨為主，這兩種石墨各有優(yōu)劣。天然石墨克容量較高、工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，但吸液及循環(huán)性能差一些;

人造石墨工藝復(fù)雜些、價(jià)格貴些，但循環(huán)及安全性能較好。通過各種手段的技術(shù)改進(jìn)，這兩種石墨負(fù)極材料都可以‘揚(yáng)長(zhǎng)避短’，但就目前來看，人造石墨用于動(dòng)力電池上占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)。

獨(dú)占一方的石墨烯

石墨烯是由碳原子構(gòu)成的只有一層原子厚度的二維晶體，因?yàn)橘|(zhì)地薄、硬度大且電子移動(dòng)速度快而被科學(xué)家廣泛推崇，并冠以“新材料之王”的美譽(yù)。

行業(yè)內(nèi)關(guān)于石墨烯用作負(fù)極材料的質(zhì)疑也在不斷發(fā)酵，如果將石墨烯用作鋰電負(fù)極材料的話，需要獨(dú)立的上下游產(chǎn)業(yè)鏈、昂貴的價(jià)格還有復(fù)雜的工藝，盡管如此，國(guó)內(nèi)依然有一些企業(yè)砥礪前行，知名企業(yè)已經(jīng)開始布局石墨烯產(chǎn)業(yè)。

性能穩(wěn)定的中間相碳微球

中間相碳微球具有高度有序的層面堆積結(jié)構(gòu)，是典型的軟碳，石墨化程度較高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，電化學(xué)性能優(yōu)異。中間相碳微球在倍率性能上高出天然石墨和人工石墨，用在航模、動(dòng)力工具上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。此外，它的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性決定了它不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使用在鋰電池包上加大了安全保證。但是其制作成本高，工藝復(fù)雜且容易被替代，因此中間相碳微球產(chǎn)銷一直處于穩(wěn)定地位，沒有被過多的發(fā)展。

“新大陸”硅碳復(fù)合材料

硅負(fù)極材料理論容量比達(dá)到4200mAh/g以上，遠(yuǎn)高于石墨類負(fù)極(372mAh/g)。但硅負(fù)極材料卻存在天然的缺陷，即鋰嵌入到硅的晶胞內(nèi)，會(huì)導(dǎo)致硅材料發(fā)生嚴(yán)重的膨脹，造成容量迅速下降，為了克服硅負(fù)極材料的這些缺點(diǎn)，科學(xué)家將硅負(fù)極和石墨材料結(jié)合在一起，硅碳復(fù)合材料由此而生，并被稱為“鋰電負(fù)極材料的新大陸”。但現(xiàn)在用硅碳復(fù)合材料來提升電池能量密度的方式已是業(yè)界公認(rèn)的方向之一。

四種負(fù)極材料雖各有千秋。但就目前的負(fù)極材料市場(chǎng)看來，石墨烯未來的發(fā)展捉摸不定。而近年來一直處于消費(fèi)首位的人工石墨，也面臨著高性能的硅碳復(fù)合材料的挑戰(zhàn)，世界新能源汽車市場(chǎng)的領(lǐng)頭者特斯拉對(duì)硅碳復(fù)合材料的使用，必定會(huì)掀起一陣硅碳復(fù)合材料的熱潮。而一直處于穩(wěn)定地位的中間相碳微球，未來則不會(huì)產(chǎn)生太大的波動(dòng)。

好啦，四種負(fù)極材料壓根就別想分出勝負(fù)，因?yàn)樗麄冊(cè)谛阅苌细饔袃?yōu)勢(shì)，未來鋰電池包負(fù)極材料市場(chǎng)或?qū)⒅匦孪磁啤?/p>

隨著鋰電池包在各領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，尤其是在電動(dòng)汽車、新能源、特種等領(lǐng)域逐步推廣，各國(guó)以及各大企業(yè)紛紛加大研發(fā)力度。材料技術(shù)不斷完善與鋰電池研發(fā)加速融合，2018年鋰電池包行業(yè)涌現(xiàn)出多項(xiàng)新技術(shù)和新產(chǎn)品，喙頭十足。我們就等著看吧。