?金屬鋰復(fù)合負(fù)極材料可提升鋰電池能量密度
金屬鋰可直接作為負(fù)極材料，但存在安全隱患，長期循環(huán)使用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)體積膨脹、鋰枝晶生長等問題，體積膨脹會(huì)導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)坍塌，鋰枝晶生長會(huì)刺穿電池隔膜，造成電池短路。
在鋰電池中，負(fù)極起到氧化作用，是電路中電子流出的一極，負(fù)極材料是構(gòu)成負(fù)極的材料，其性能直接影響鋰電池的能量密度?？捎糜谪?fù)極的材料種類較多，大多數(shù)仍處于探索階段，目前，鋰電池中常用的負(fù)極材料為天然／人造石墨等碳素材料。金屬鋰復(fù)合負(fù)極材料具有超高比容量、極低電化學(xué)電位的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在鋰電池中，可大幅提高鋰電池能量密度，是一種新型負(fù)極材料。
消費(fèi)電子功能集成度不斷提升，能耗不斷增大，而其體積不斷縮小，對(duì)鋰電池能量密度的要求不斷提高；純電動(dòng)汽車的續(xù)航能力是限制其應(yīng)用普及率快速提升的重要因素之一，新能源汽車產(chǎn)業(yè)對(duì)高能量密度的鋰電池需求迫切。金屬鋰復(fù)合負(fù)極材料的理論比容量高、電化學(xué)電位極低，是高能量密度鋰電池的理想負(fù)極材料，未來有望取代石墨材料，市場(chǎng)發(fā)展空間巨大。
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2021－2025年金屬鋰復(fù)合負(fù)極材料行業(yè)深度市場(chǎng)調(diào)研及投資策略建議報(bào)告》顯示，2015－2020年，我國負(fù)極材料市場(chǎng)呈現(xiàn)持續(xù)增長態(tài)勢(shì)，年均復(fù)合增長率超過30％；2020年，我國負(fù)極材料出貨量約為37萬噸?，F(xiàn)階段，我國負(fù)極材料市場(chǎng)中，人造石墨與天然石墨占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位，若未來金屬鋰復(fù)合負(fù)極材料能夠替代石墨材料，其發(fā)展空間廣闊。
金屬鋰復(fù)合負(fù)極材料的制備方法主要有：采用原位反應(yīng)法在金屬鋰表面制備氮化鋰（Li3N）薄膜；采用磁控濺射法在金屬鋰表面沉積a－C納米薄膜；采用抽濾法、水合肼還原、機(jī)械壓實(shí)等工藝制備rGO／Li復(fù)合負(fù)極材料；以3D材料為載體，將熔融金屬鋰注入3D材料中得到復(fù)合負(fù)極材料等。
金屬鋰可直接作為負(fù)極材料，但存在安全隱患，長期循環(huán)使用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)體積膨脹、鋰枝晶生長等問題，體積膨脹會(huì)導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)坍塌，鋰枝晶生長會(huì)刺穿電池隔膜，造成電池短路。這些因素限制了金屬鋰作為負(fù)極材料的使用，金屬鋰復(fù)合負(fù)極材料可以有效解決這些問題，因此其技術(shù)研究不斷深入。
