池储能是*可取的。当前正大力发展太阳能和风能等新能源，由于太阳能和风能都
是间隙能源，有风(有太阳)才有电，对于广大农村和社区，用电池来储能，构建
分散能源，是*好的解决方案。
    正因为化学电源在国民经济中起着越来越重要的作用，我国化学电源工业发展
十分迅速。目前，国内每年生产各种型号的化学电源约120亿只，占世界电池产量
的1／3，为世界电池生产**大国。我国已经成为世界上电池的主要出口国，锌锰
电池绝大部分出口；镍氢电池一半以上出口；铅酸电池，特别是小型铅酸电池出口
量增长很大；锂离子电池的世界市场已呈日、中、韩三足鼎立之势。
    我国是电池生产大国，但不是电池研究开发强国。化学电源面临难得的大发展
机遇和严峻挑战，走创新之路是唯一选择。但是，目前国内图书市场上尚缺乏系统
论述各类化学电源技术和应用方面的书籍，这套《化学电源技术丛书》(以下简称
为《丛书》)就是在这种形势下编辑出版的。《丛书》从化学电源发展趋势和国家持
续发展的需求出发，选择了一些近年来发展迅速且备受广大科研工作者和工程技术
人员广泛关注的重要研究领域，力求突出重要的学术意义和实用价值。既介绍这些
电池的共性原理和技术，也对各类电池的原理、现状和发展趋势进行了专题论述；
既对相关材料的研究开发情况有详细叙述，也对化学电源的测试原理和方法有详细
介绍。《丛书》共有9个分册，分别为《化学电源设计》、《化学电源概论》、《锂离
子电池原理与关键技术》、《锂离子电池电解质》、《电化学电容器》、《锌锰电池》、
《镍氢电池》、《省铅长寿命电池》、《化学电源测试原理与技术》。相信《丛书》的出
版将对科研单位研究人员、高校相关专业的师生、电池应用人员、企业技术人员有
所裨益。更希望《丛书》的出版，能够推动和促进我国化学电源的研究、开发以及
化学电源工业的快速发展。
    中国科学院物理研究所研究员
    陈立泉
    中国科学院院士
    2006年6月
      前言
    自1958年美国加州大学的一名研究生提出了锂、钠等活泼金属做电池负极的
设想后，人们开始了对锂电池的研究。当锂电极被碳材料代替时，即开始了锂离子
电池的工业化革命。锂离子电池的研究始于1990年日本Nagoura等人研制成以石
油焦为负极，以钴酸锂为正极的锂离子电池；同年日本Sony和加拿大Moli两大电
池公司宣称将推出以碳为负极的锂离子电池；1991年，日本索尼能源技术公司与
电池部联合开发了以聚糖醇热解碳(PFA)为负极的锂离子电池；1993年，美国
Bellcore公司首先报道了聚合物锂离子电池。
    与其他充电电池相比，锂离子电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无
记忆效应、对环境污染小、快速充电、自放电率低等优点。作为一类重要的化学电
池，锂离子电池由手机、笔记本电脑、数码相机及便捷式小型电器所用电池和潜
艇、航天、航空领域所用电池，逐步走向电动汽车动力领域。在全球能源与环境问
题越来越严峻的情况下，交通工具纷纷改用储能电池为主要动力源，锂离子电池被
认为是高容量、大功率电池的理想之选。
    近年来，锂离子电池中正负极活性材料、功能电解液的研究和开发应用，在国
际上相当活跃，并已取得很大进展。低成本、高性能、大功率、长寿命、高安全、环
境友好是锂离子电池的发展方向。锂离子电池是一类不断更新的电池体系，涉及物理
学和化学的许多新的研究成果，将会对锂离子电池产业产生重大影响。本书的编写过
程正值锂离子电池的发展处于一个崭新局面时期，新的电极材料与功能电解液体系促
使研究方向与领域不断拓展与深入，其研究数据与新成果层出不穷。本书荟萃了国内
外许多研究者多年的心血；反映出锂离子电池作为储能体系的重要组成部分，不断地
从一个阶段发展到新的高度；也是锂离子电池*新科研成果的集中表现。
    在本书的编写过程中，笔者的研究生们做了大量的文献收集、图表绘制、数据
整理等方面的工作，他们是：唐联兴、王海波、黄承焕、唐爱东、李世采、张戈、
龚本利、杨赛、李永坤、方东、赵薇、史晓虎等。在此，对他们的工作表示感谢!
    此外，我们特别要感谢化学工业出版社的相关编辑在本书的编写过程中所给予
的帮助和支持!
    由于锂离子电池涉及化学、物理、材料等学科的概念和理论，是基础研究与应
用技术的前沿反映与集成。限于作者的知识、能力，疏漏与不足之处在所难免，敬
请同行与读者不吝赐教。
    编  者
    2008年1月

 第4章  负极材料
4．1  负极材料的发展
    锂离子电池的负极材料主要是作为储锂的主体，在充放电过程中它实现锂离子
的嵌入和脱出。从锂离子电池的发展来看，负极材料的研究对锂离子电池的出现起
着决定性的作用，正是由于碳材料的出现解决了金属锂电极的安全问题，从而自接
导致了锂离子电池的应用。已经产业化的锂离子电池的负极材料主要是各种碳材
料，包括石墨化碳材料和无定形碳材料，如天然石墨、改性石墨、石墨化中间相碳
微珠、软炭(如焦炭)和一些硬炭等。其他非碳负极材料有氮化物、硅基材料、锡
基材料、钛基材料、合金材料等。纳米尺度的材料由于其特有的性能．也在负极材
料的研究中广为关注；而负极材料的薄膜化是高性能负极和近年来微电子工业发展
对化学电源特别是锂二次电池的要求。
    锂离子二次电池负极材料的发展经过了一个较长过程，*早研究的负极材料足
金属锂，由于电池的安全问题和循环性能不佳，金属锂在锂二次电池中并未得到应

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