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鋰負(fù)極材料

鋰是全固態(tài)電池最重要的負(fù)極材料之一，具有容量高(理論容量高達(dá)3860mAh/g)和電位低的優(yōu)點(diǎn)，是負(fù)極材料的最終形態(tài)。但鋰在循環(huán)過程會(huì)產(chǎn)生鋰枝晶，將有短路等安全隱患；化學(xué)穩(wěn)定性差，易與空氣中的氧和水分等發(fā)生反應(yīng)，給鋰金屬的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用造成了諸多困難。

加入其它金屬與鋰組成合金是解決上述問題的主要方法之一，這些合金材料一般都具有高的理論容量，并且金屬鋰的活性因其它金屬的加入而降低，可以有效控制鋰枝晶的生成和電化學(xué)副反應(yīng)的發(fā)生，從而促進(jìn)了界面穩(wěn)定性。

然而，鋰合金負(fù)極存在著一些明顯的缺陷，主要是在循環(huán)過程中電極體積變化大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電極粉化失效，循環(huán)性能大幅下降，同時(shí)，由于鋰仍然是電極活性物質(zhì)，所以相應(yīng)的安全隱患仍存在。目前，可以改善這些問題的方法主要包括合成新型合金材料、制備超細(xì)納米合金和復(fù)合合金體系（如活性/非活性、活性/活性、碳基復(fù)合以及多孔結(jié)構(gòu)）等。

碳族負(fù)極材料

碳族的碳基、硅基和錫基材料是全固態(tài)電池另一類重要的負(fù)極材料。碳基以石墨類材料為典型代表，石墨碳具有適合于鋰離子嵌入和脫出的層狀結(jié)構(gòu)，具有良好的電壓平臺(tái)，充放電效率在90%以上，然而理論容量較低（僅為372mA·h/g）是這類材料最大的不足，并且目前實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)基本達(dá)到理論極限，無法滿足高能量密度的需求。

穿孔石墨烯分子（CNAP）負(fù)極嵌/脫鋰示意圖

氧化物負(fù)極材料

氧化物負(fù)極材料主要包括金屬氧化物、金屬基復(fù)合氧化物和其它氧化物。典型的氧化物負(fù)極材料有：TiO₂、MoO₂、In₂O₃、Al₂O₃、Cu₂O、VO₂、SnO_x、SiO_x、Ga₂O₃、Sb₂O₅、Bi₂O₅等，這些氧化物均具有較高理論比容量，然而在從氧化物中置換金屬單質(zhì)的過程中，大量的Li被消耗，造成巨大的容量損失，并且循環(huán)過程中伴隨著巨大的體積變化，造成電池的失效。通過與碳基材料的復(fù)合可以改善這一問題。

三類負(fù)極材料主要體系及性能
（來源：許曉雄等：為全固態(tài)鋰電池“正名”）

參考資料：

李楊等：全固態(tài)鋰離子電池關(guān)鍵材料研究進(jìn)展；中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所

劉魯靜等：全固態(tài)鋰離子電池技術(shù)進(jìn)展及現(xiàn)狀；中國科學(xué)院過程工程研究所

許曉雄等：為全固態(tài)鋰電池“正名”；江西贛鋒鋰業(yè)股份有限公司

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