第七章：阳极材料

电极的负极被称为阳极。今天，大多数阳极是由两种材料中的一种混合制成的，要么是石墨，要么是软碳或硬碳。石墨有许多不同的等级和类型，石墨烯构成了大多数石墨的基础。但材料的质量和选择将对电池的性能起到非常重要的作用（Dahn&Ehrlich,2011）。

另一种备受关注的锂离子阳极是钛酸锂离子电池。LTO电池的优势在于，它可以在比其他化学物质更低的温度下工作，并提供高功率密度。然而，LTO的标称电压较低，在每个电池约2.2-2.3V的范围内。此外，目前的LTO产品往往比NMC或LFP电池成本高得多。这意味着，你不仅需要更多的lto来实现所需的系统电压，而且它们的成本也会更高。然而，有几家制造商正在努力提高LTO的成本，这可能使其非常适合许多低能耗和高功率应用，如微型混合动力汽车，有些制造商正在努力将LTO集成到完全的电动汽车中。似乎没有任何技术原因表明LTO仍然是一种高成本的解决方案，因为产量开始增加，成本也会以相对稳定的速度下降。

人们正在对几种不同的新型阳极进行大量研究，包括硅、锡、锗、碳纳米管和其他纳米复合材料。然而，其中大部分仍处于实验室阶段，目前还没有一种能够大批量商业化。从下面的图6可以看出，通过转向硅、锡或其他一些类型的阳极材料，有一些非常大的机会来提高能量密度。仍然有一些在商业化之前需要解决的主要障碍。例如，锡和硅在循环过程中都会导致体积增长250%到300%，从而导致循环寿命缩短。今天，这些都仍处于早期发展阶段，但有很大的希望，在不久的将来，我们将能够克服一些障碍，使这些阳极化学成为现实。