用作鋰離子電池的負(fù)極材料應(yīng)滿足以下要求：a、嵌、脫鋰電位低而平穩(wěn):b、嵌、脫鋰容量大；C、首次循環(huán)過(guò)程的不可逆容量小；d、電化學(xué)循環(huán)性能好；e、嵌鋰過(guò)程中尺寸和機(jī)械穩(wěn)定性好；f、在電解質(zhì)溶液中穩(wěn)定；g、制備容易、造價(jià)低；h、無(wú)環(huán)境污染。用作鋰離子電池負(fù)極材料的種類繁多。根據(jù)主體相的化學(xué)組成可以分為無(wú)機(jī)非金屬材料、金屬材料、金屬一非金屬?gòu)?fù)合材料、金屬氧化物和其它材抖。由于石墨類碳材料是目前商品化鋰離子電池的通用負(fù)極材料，這里重點(diǎn)介紹石墨類炭負(fù)極材料。

無(wú)機(jī)非金屬類負(fù)極材料用作鋰離子電池負(fù)極的無(wú)機(jī)非金屬負(fù)極材料主要是碳材料、硅材料以及其它不同非金屬的復(fù)合材料。

碳材料主要包括石墨類碳材料和非石墨化碳材料。石墨類碳材料包括天然石墨、中間打I石墨微球和碳纖維等。這些材料都具有典型石墨層面結(jié)構(gòu)，是鋰離子電池常用的負(fù)極材料。

從結(jié)構(gòu)上講，天然石墨或人工石墨具有典型的層狀結(jié)構(gòu)，理想的石墨層面間距約為0.3354nm，碳六元環(huán)的相鄰原子間距為0.1415nm，按照石墨層而的堆積順序，石墨有兩種常見的微品結(jié)構(gòu)，一種是層面按照ABCAB堆積形成的具有菱面體對(duì)稱的((3R)晶胞，屬R3m空間群，另一種是按ABABAB順序排列形成的六方晶系(ZH)，屬P63/mmc空間群。

由于鋰離子的半徑為0.078nm，遠(yuǎn)小于石墨微品的層面間距，因此，可用充電的方法使鋰離子嵌入到石墨層間，分布在碳原子的六元環(huán)中間；也可以用放電的方法脫嵌鋰離子，由于鋰離子在石墨中的最大理論嵌入狀態(tài)為鋰離子分布在所有不相鄰的六元環(huán)中間，Li與C的化學(xué)計(jì)量比為1:6，因此，石墨負(fù)極的理論容量C=372.22mA.h/g。

石墨類負(fù)極材料是商品化鋰離子電池常用的負(fù)極材料。不僅結(jié)晶度和微觀構(gòu)造影響石墨材料用作鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能，電解液的組成也在很大程度上影響其嵌鋰容量、壽命和倍率充放電性能等，因此。石墨類負(fù)極材料的研究焦點(diǎn)主要有：不可逆容量損失的機(jī)理和抑制方法，石墨結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的關(guān)系和電解液體系的最優(yōu)化等。

硅具有4200mA·h/g的超高理論嵌鋰容量，是一類有發(fā)展前景的負(fù)極材料，然而，單質(zhì)硅的首次不可逆容量特別高，循環(huán)性能差。碳可以與硅結(jié)合形成穩(wěn)定的C-Si復(fù)合材料，使負(fù)極材料同時(shí)具有高容量、穩(wěn)定性好和安全等突出的優(yōu)點(diǎn)，制備優(yōu)良C-Si復(fù)合材料的關(guān)鍵有兩點(diǎn):一是硅需要均勻地分布在碳基體中；二是硅的含量要適中，這方面的研究工作正在取得進(jìn)展。