锂离子电池负极材料是电池性能的核心组成部分，其分类、特性及应用如下：
一、主要分类
碳材料 - 天然石墨：
目前应用最广泛的负极材料，具有层状结构，导电性好，适合高循环性能场景（如3C产品）。
- 人造石墨：通过高温石墨化处理易石墨化碳（如软碳）制得，循环寿命长、极片膨胀小，但成本较高，主要用于动力电池领域。
- 其他碳材料：包括中间相碳微球（MCMB）、硬碳（如树脂碳、热解碳）、软碳（如焦炭、碳纤维）等，适用于高能量密度或特殊性能需求。
非碳材料 - 硅基材料：
硅碳负极材料（如氧化硅、二氧化硅）可显著提升能量密度，但存在体积膨胀问题，需与聚合物粘结剂结合使用。
- 合金类：如锡基合金、铝基合金等，研究较少，尚未实现商业化。
- 氮化物类：含锂过渡金属氮化物（如Li3AlN）具有高电导性和热稳定性，但工艺复杂度较高。
二、关键性能要求
比能量高：单位质量存储更多能量。
电极电势低：确保充放电反应可逆性。
兼容性好：与电解液、粘结剂稳定结合。
比表面积小：降低材料成本，提高密度。
机械稳定性：嵌锂过程中尺寸变化小。
三、研究进展与趋势
碳材料优化
- 通过纳米化、复合化（如硅碳复合）提升性能。
- 改性石油焦等传统材料以提高比容量和循环性。
非碳材料突破
- 硅基材料通过封装技术缓解体积膨胀问题。
- 氮化物、合金类材料在实验室阶段展现潜力，但需进一步降低成本和工艺成熟度。
应用领域
- 天然石墨：3C电子产品（手机、笔记本）。
- 人造石墨：电动汽车、储能系统。
- 新型材料：高镍正极搭配硅碳负极提升整体电池性能。
四、市场现状
碳材料仍占主导地位，但非碳材料因技术门槛较高，目前仅处于研发或小规模应用阶段。未来电池技术将向高能量密度、快充、长寿命方向发展，碳材料需通过创新工艺（如3D打印电极）进一步降低成本，非碳材料有望在特定场景实现商业化。