金属锂复合负极材料可提升锂电池能量密度未来发展空间大

2021-09-24 18:35

金属锂可直接作为负极材料，但存在安全隐患，长期循环使用时，会出现体积膨胀、锂枝晶生长等问题，体积膨胀会导致电极结构坍塌，锂枝晶生长会刺穿电池隔膜，造成电池短路。

在锂电池中，负极起到氧化作用，是电路中电子流出的一极，负极材料是构成负极的材料，其性能直接影响锂电池的能量密度。可用于负极的材料种类较多，大多数仍处于探索阶段，目前，锂电池中常用的负极材料为天然／人造石墨等碳素材料。金属锂复合负极材料具有超高比容量、极低电化学电位的优点，应用在锂电池中，可大幅提高锂电池能量密度，是一种新型负极材料。

消费电子功能集成度不断提升，能耗不断增大，而其体积不断缩小，对锂电池能量密度的要求不断提高；纯电动汽车的续航能力是限制其应用普及率快速提升的重要因素之一，新能源汽车产业对高能量密度的锂电池需求迫切。金属锂复合负极材料的理论比容量高、电化学电位极低，是高能量密度锂电池的理想负极材料，未来有望取代石墨材料，市场发展空间巨大。

根据新思界产业研究中心发布的《2021－2025年金属锂复合负极材料行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示，2015－2020年，我国负极材料市场呈现持续增长态势，年均复合增长率超过30％；2020年，我国负极材料出货量约为37万吨。现阶段，我国负极材料市场中，人造石墨与天然石墨占据绝对主导地位，若未来金属锂复合负极材料能够替代石墨材料，其发展空间广阔。

金属锂复合负极材料的制备方法主要有：采用原位反应法在金属锂表面制备氮化锂（Li3N）薄膜；采用磁控溅射法在金属锂表面沉积a－C纳米薄膜；采用抽滤法、水合肼还原、机械压实等工艺制备rGO／Li复合负极材料；以3D材料为载体，将熔融金属锂注入3D材料中得到复合负极材料等。

金属锂可直接作为负极材料，但存在安全隐患，长期循环使用时，会出现体积膨胀、锂枝晶生长等问题，体积膨胀会导致电极结构坍塌，锂枝晶生长会刺穿电池隔膜，造成电池短路。这些因素限制了金属锂作为负极材料的使用，金属锂复合负极材料可以有效解决这些问题，因此其技术研究不断深入。

新思界行业分析人士表示，2021年，我国政府将高能量密度金属锂基二次电池及其关键材料列入“高端功能与智能材料”重点专项，提出研究金属锂基二次电池的基础科学问题、关键材料和技术。在国家政策的推动下，我国金属锂复合负极材料技术研究步伐以及研究成果产业化转化速度有望加快。

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