本文主要來源為學堂在線《鋰離子電池材料與技術》學習筆記 目前，已經產業化的負極材料包括：天然石墨、人造石墨、硅碳復合材料、鈦酸鋰等。

　　下文從儲鋰機理、比容量（克容量）、首效、循環壽命、安全性、技術成熟度六個維度對比上述四種負極材料：

　　1、儲鋰機理

　　天然石墨和人造石墨均是嵌入型負極材料。因為石墨具有層狀結構，鋰離子可有效地嵌入層間形成插鋰化合物。天然石墨和人造石墨的儲鋰機理均為石墨（C）與LixC6之間的轉化。

　　鈦酸鋰也是嵌入型負極材料，鋰離子可以嵌入鈦酸鋰晶格中。鈦酸鋰的儲鋰機制為尖晶石結構的鈦酸鋰（Li4Ti5O12）和巖鹽結構的鈦酸鋰（Li7Ti5O12）之間的轉化。

　　硅基材料（硅碳復合材料屬于硅基材料）是合金化型負極材料，鋰離子與硅發生反應生成鋰硅合金。硅基材料的儲鋰機制為硅（Si）和鋰硅合金（LixSi）之間的轉化。

　　圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》

　　2、比容量（克容量）

　　石墨負極理論比容量（理論克容量）為372mAh/g，天然石墨負極的實際克容量值處于360-370mAh/g之間，人造石墨負極實際克容量值處于340-360mAh/g之間。

　　鈦酸鋰負極理論比容量最低，為175mAh/g，鈦酸鋰負極實際克容量值處于165-170mAh/g之間。

　　硅負極理論比容量最高，可達4200mAh/g。因為硅碳復合負極材料的比容量與硅含量占比相關，所以硅碳復合負極材料的理論比容量不是固定值，商業化應用的硅碳復合負極材料實際比容量值處于450-600mAh/g之間。

　　圖片來源：學堂在線《鋰離子電池材料與技術》

　　3、首效

　　（根據網絡資料理解：首效即電池首次充放電，放電電量與充電電量的比值，首效為電池生命周期放電電量與充電電量比值的最大值。） 普通天然石墨負極首效處于92%左右，高端天然石墨負極首效處于95%左右。

　　低端人造石墨負極首效處于90%左右，常規人造石墨負極首效處于93%左右，高端人造石墨負極首效處于95%。

　　鈦酸鋰負極首效最高，可以達到99%，幾乎沒有容量損失。

　　硅碳復合負極材料（硅基材料）首效最低，一般處于80-90%之間。

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　　4、循環壽命

　　天然石墨負極循環壽命小于1000次。

　　人造石墨負極循環壽命超過3000次。

　　鈦酸鋰負極材料循環壽命最長，超過30000次。

　　硅碳復合負極材料（硅基材料）循環壽命最短，處于300-500次之間。

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　　5、安全性

　　鈦酸鋰負極的安全性較高，硅碳復合負極材料（硅基材料）安全性較低，天然石墨負極和人造石墨負極安全性一般。

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　　6、技術成熟度

　　天然石墨負極和人造石墨負極技術比較成熟，幾乎觸及到天花板。鈦酸鋰和硅基材料技術相對不成熟，有待提高。

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　　7、總結 石墨（天然石墨和人造石墨）負極材料各方面性能指標比較均衡，綜合性能好，是目前市場主流產品。

　　鈦酸鋰負極材料具有高的穩定性，是一種安全性能優異的負極材料，但能量密度低，價格高。

　　硅碳復合材料具有高的比容量，被認為有潛力成為新一代高容量鋰離子電池負極材料。

　　根據課程介紹，全球鋰離子電池負極材料的行業集中度高，主要集中在中、日、韓三國。2000年以前，日本供應95%以上的負極材料。目前，中國負極材料供應量全球占比超過81%，且占比數值仍在提升，已經進入LG化學、寧德時代、三星SDI等全球鋰電巨頭供應鏈。

　　根據課程介紹，隨著鋰離子電池應用場景和市場的不斷擴大，負極材料未來的發展方向為高容量密度、高安全性、低成本、長循環壽命。

　　編輯：黃飛