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鋰電池的四大主材包括正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜。那么，在鋰電材料中，負(fù)極材料處于什么樣的地位？
一般而言，鋰電池負(fù)極材料由活性物質(zhì)、粘結(jié)劑和添加劑制成糊狀膠合劑后，涂抹在銅箔兩側(cè)，經(jīng)過干燥、滾壓制得，作用是儲(chǔ)存和釋放能量，主要影響鋰電池的循環(huán)性能等指標(biāo)。
負(fù)極材料按照所用活性物質(zhì)，可分為碳材和非碳材兩大類：
碳系材料包括石墨材料（天然石墨、人造石墨以及中間相碳位球）與其它碳系（硬碳、軟碳和石墨烯）兩條路線；
非碳系材料可細(xì)分為鈦基材料、硅基材料、錫基材料、氮化物和金屬鋰等。
與正極材料不同，鋰電池負(fù)極雖路線同樣眾多，最終產(chǎn)品卻很單一，人造石墨是絕對主流。數(shù)據(jù)顯示，2020年中國人造石墨出貨量約為30.7萬噸，在負(fù)極材料出貨總量中的占比高達(dá)84%，較2019年水平進(jìn)一步提升5.5%。
相較于其它材料，人造石墨循環(huán)性能好、 安全性占優(yōu)且工藝成熟、原材料易獲取，成本較低，是非常理想的選擇。
石墨負(fù)極最核心的問題，則是石墨負(fù)極材料能量密度的理論上限為372mAh/g，而行業(yè)頭部公司的產(chǎn)品已可實(shí)現(xiàn)365mAh/g的能量密度，逼近理論極限，未來的提升空間極為有限，急需尋找下一代替代品。
新一代的負(fù)極材料中，硅基負(fù)極是熱門候選者。其具有極高的能量密度，理論容量比可達(dá) 4200mAh/g，遠(yuǎn)超石墨類材料。但作為負(fù)極材料，硅也有嚴(yán)重缺陷，鋰離子嵌入會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的體積膨脹，破壞電池結(jié)構(gòu)，造成電池容量快速下降。
目前通行的解決方案之一是使用硅碳復(fù)合材料，硅顆粒作為活性物質(zhì)，提供儲(chǔ)鋰容量，碳顆粒則用來緩沖充放電過程中負(fù)極的體積變化，并改善材料的導(dǎo)電性，同時(shí)避免硅顆粒在充放電循環(huán)中發(fā)生團(tuán)聚。
基于此，硅碳負(fù)極材料被認(rèn)為是前景最佳的技術(shù)路線，逐漸獲得產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)企業(yè)的關(guān)注。特斯拉的Model 3已經(jīng)使用了摻入10%硅基材料的人造石墨負(fù)極電池，其能量密度成功實(shí)現(xiàn)300wh/kg，大幅采用傳統(tǒng)技術(shù)路線的電池。
不過與石墨負(fù)極相比，硅碳負(fù)極除了加工技術(shù)仍不成熟外，較高的成本也是障礙。當(dāng)前的硅碳負(fù)極材料市場價(jià)格超過15萬元/噸，是人造石墨負(fù)極材料的兩倍。未來量產(chǎn)后，電池制造商也會(huì)面臨與正極材料相似的成本控制問題。
(原標(biāo)題：一文了解鋰電池負(fù)極材料)
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