锂电负极材料是锂电池中存储锂离子的核心组件，其性能直接影响电池的容量、循环寿命、快充能力等关键指标。根据材料类型和应用场景，主要分为以下几类：
一、碳基负极材料
天然石墨 - 优点：导电性好、结构稳定、成本低，理论容量约372 mAh/g
- 缺点：容量接近理论极限，快充性能受限，长期循环后结构易粉化
- 应用：消费电子（手机、笔记本）的主流选择
人造石墨
- 优点：通过工艺改进可提升比表面积和导电性，循环性能优于天然石墨
- 缺点：成本略高于天然石墨
- 应用：同样适用于消费电子及部分电动汽车
其他碳基材料
- 中间相碳微球（MCMB）： 高分散性，提升电池体积密度 - 软碳（如焦炭）
- 硬碳：结构致密，循环寿命长，但容量较低
- 石墨烯/碳纤维：高导电性，但成本高且实际容量提升有限
二、非碳基负极材料
硅基材料 - 硅单质：
理论容量达4200 mAh/g，但体积膨胀300%，循环寿命短
- 二氧化硅（SiO₂）：体积膨胀减少至160%，循环性能改善，但首次效率低需预锂化
- 硅碳复合材料：结合硅的高容量与碳的稳定性，实际容量达450-600 mAh/g，应用于特斯拉4680电池等高端车型
钛基材料 - 钛酸锂（Li₄Ti₅O₁₂）：
零应变材料（体积变化仅2万次），安全性高，适合电动汽车和储能系统
其他非碳材料
- 锡基材料： 含锡氧化物或合金，目前无商业化产品 - 含锂过渡金属氮化物
三、其他类型负极材料
合金类：如铝基、镁基合金，安全性高但能量密度低，尚未大规模应用
纳米级材料：如碳纳米管、纳米合金，研究阶段，尚未实现商业化
四、技术路线与挑战
碳基材料因技术成熟、成本较低，长期占据市场主导地位（超80%份额）
非碳基材料因能量密度优势，主要应用于高端电动汽车和储能领域，但受限于成本和工艺
研究热点：硅碳复合材料的突破（如4680电池）可能改变电动汽车电池格局
综上，锂电负极材料的选择需平衡容量、成本、温度性能及应用场景，碳基材料仍为主流，非碳材料正通过技术创新突破性能瓶颈。
