锂离子电池是一种基于锂化学反应的电池,其正极材料通常是钴、镍、锰、铁等金属氧化物或者磷酸铁锂等材料。而锂负极材料的选择主要是基于锂的电化学特性,锂的标准电极电位为-3.040V,相比于其他负极材料,锂负极的电位更高,因而提供更高的电压和能量密度。
当电池放电的时候,锂离子从正极材料中跨越磨穿的障壁到达负极材料。锂离子在负极材料上获得了电子,导致负极材料的电位降低,并释放出电子流经外部电路到达正极。当电池充电时,电子流经外部电路进入负极材料,使其电位升高,锂离子从负极材料中退出,重新回到正极材料中。因为锂负极材料的高电位,使得充电时锂离子在正极材料上嵌入和退出更为容易,因此锂负极的电池循环性和充电速率都相对较好。
锂是一种相对较轻的金属元素,其密度仅为0.54g/cm³,是铁的1/3,铜的1/2,镍的1/2。因此使用锂作为负极材料可以大大降低电池的重量,提高电池的能量密度。使用锂材料制成电池可以大大减轻电池重量,使得锂电池成为了目前移动电子设备中最受欢迎的电池类型之一。
随着科技进步,锂负极材料的性能得到了不断的提升。现在的锂离子电池负极材料和锂钛酸材料之类,充放电容量和循环性相对来说都比以前的材料要好。特别是在高倍率充放电和长期循环性能方面,锂负极材料已经可以撑得起电动汽车等领域的大规模使用了。锂电池充放电次数多,使用寿命长,还可以通过快速充电的方式,更轻松地多次使用电池。
随着全球环境意识的增强,从环保角度考虑电池材料的选择变得越来越重要。锂负极材料相对于其他负极材料来说,在环保和可持续性方面具有优势。这是因为锂是一种相对较为常见的元素,虽然锂资源的开采和加工也会对环境造成一定的影响,但在目前能源和资源短缺的情况下,锂在可持续性方面的出色表现是得到认可的。