碳材料
碳材料是當今商業用途最廣泛、最常見的負極材料，主要包括天然石墨、人造石墨、硬碳、軟碳、MCNB（中間相碳微球）。 在下一代負極材料成熟之前，碳材料尤其是石墨材料仍將是負極材料的首选和主流。
1.1 石墨
石墨根據其原料和加工工藝的不同，分為天然石墨和人造石墨。 由於石墨的鋰電勢低、初始效率高、循環穩定性好、成本低，石墨已成為鋰離子電池應用的理想選擇。 負面材料。
天然石墨：一般以天然鱗片石墨為原料，經改性製成球形天然石墨使用。 天然石墨雖然應用廣泛，但也存在幾個缺點：①天然石墨表面缺陷多，比表面積大，初始效率低； ②採用PC基電解液，存在嚴重的溶劑化鋰離子共嵌入現象，導致石墨層膨脹剝離，電池性能會失效； ③天然石墨各向異性強，鋰離子只能從端面嵌入，倍率性能較差，鋰易分離。
天然石墨的改性：
①針對天然石墨表面缺陷多、耐電解質性能差的問題，採用不同的表面活性劑進行改性。
②針對天然石墨各向異性強的問題，工業生產中常採用機械處理的方法，將顆粒形狀塑造成球形。 氣流整形器利用風力衝擊使顆粒相互摩擦，切割顆粒的棱角。 該方法不會引入摻雜雜質，球化效率高，但會造成大量顆粒粉化，成品率較低。 機械熔合機利用物料在轉子內高速旋轉，在離心力的作用下緊貼在裝置壁上，並高速通過轉子與定子擠壓頭之間。 此時，物料同時受到擠壓力和剪切力，在顆粒與顆粒之間、顆粒與設備之間摩擦力的作用下，表面呈現機械熔融狀態，從而達到球化的目的。 天然石墨已球化，粒徑D50範圍為15～20μm。 初始效率和循環性能顯著提高，倍率性能大幅提高。
人造石墨：一般以緻密石油焦或針狀焦為前驅體製成，避免了天然石墨的表面缺陷，但仍存在因晶體各向異性導致倍率性能差、低溫性能差、易鋰分解等問題 充電時。
1.2 軟碳
軟碳又稱可石墨化碳材料，是指能在2500℃以上高溫下石墨化的非晶碳材料。 一般來說，根據前驅體燒結溫度的不同，軟碳會產生三種不同的晶體結構，即非晶結構、紊流層無序結構和石墨結構。 石墨結構也是常見的人造石墨。 其中，非晶結構因其結晶度低、層間距大、與電解液相容性好而受到廣泛關注，因而具有優異的低溫性能和良好的倍率性能。
1.3 硬碳
硬碳又稱難石墨化碳材料，在2500℃以上高溫下難以石墨化，一般通過前驅體在500-1200℃範圍內熱處理而獲得。 常見的硬碳有樹脂碳、有機聚合物熱解碳、炭黑、生物質碳等。
鈦酸鋰材料
應用領域：鈦酸鋰的優點和缺點都非常明顯，性能也比較極端。 因此，應用於具體的細分領域，發揮其特長，才是正確的應用方法。 目前，鈦酸鋰電池主要應用於城市純電動BRT公交車、電動混合動力公交車、電源調頻及調峰輔助服務等領域。
矽基材料
研究熱點：矽被認為是最有前途的負極材料之一。 其理論克容量可達4200mAh/g，比石墨材料高10倍以上。 同時，鋰電池
Si的化合電位比碳材料高，充電時析鋰的風險小。 更安全。 目前矽基材料的研究熱點分為兩個方向，即納米矽碳材料和矽氧（SiOx）負極材料。
改進方向：針對上述問題，近年來學者們不斷探索提高矽負極材料性能的新方法。 目前的主流方向是以石墨為基體，混合5%~10%的納米矽或SiOx，形成複合材料並進行碳包覆，抑制顆粒體積變化，提高循環穩定性。
納米矽碳材料
材料設計：納米矽碳材料初期研究主要集中在400-500mAh/g的低容量方向，材料結構主要包括核殼型和嵌入型。
優化電池化學體系：除了材料設計外，還通過研究粘合劑、導電劑和電解液來優化電池化學體系。 400mAh/g矽碳材料600次循環容量保持率超過80%。 在此基礎上，通過優化顆粒結構，開發高功率型材料。
二氧化矽材料
補鋰：SiOx材料可逆容量高達1500-2000mAh/g，嵌鋰過程中體積膨脹僅為120%（納米矽材料可達300%以上），大大提高循環次數 矽基材料的壽命。 然而，SiO材料Li的首次嵌入過程中會生成不具有電化學活性的Li4SiO4，導致SiOx材料的初始效率遠低於石墨和矽碳材料，這也成為其應用的主要障礙。 SiOx材料的應用 因此，對於SiOx材料的研究主要集中在如何降低首次不可逆容量。 為此，研究人員開發了不同的補鋰方法，試圖補償負極在首次充電過程中消耗的活性鋰。
研究方向：SiOx材料的預鋰化工藝由於對環境要求較高，目前仍處於實驗室階段，無法大規模應用。 因此，後續研究將集中在正極材料的預鋰化和SiOx材料的預鋰化上。