在電池充放電過程中，鋰在負極碳材料內(nèi)脫嵌—嵌人并形成鋰碳插入化合物：通過對各種碳素材料的結(jié)構(gòu)改性與表面改性，形成具有外殼的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。在碳材料中形成納米孑乙穴結(jié)構(gòu)，采用納米材料新技術(shù)，發(fā)現(xiàn)鋰在碳材料中的脫嵌過程不僅按LiG化學(xué)計量進行，還可按非化學(xué)計量進行，使碳素材料的比容量從I。iG的理論容量(372mAh)提高到500—1000mAh•g+。同時，還有；Y；少非碳負極材料也有可能得到實際應(yīng)用。
目前，已研究開發(fā)的鋰離子電池碳負極材料主要有：石墨、石油焦、碳纖維、熱解炭、中間相瀝青基炭微球(MCMB)、炭黑、玻璃炭等，其中石墨和石油焦最有應(yīng)用價值。
石墨類碳材料的插鋰特性是：①插鋰電位低且平坦，可為鋰電池提供高的、平穩(wěn)的工作電壓。大部分插鋰容量分布在0．00，、0，20V之間(vs．I』+／I。i)；②插鋰容量高，LiC6的理論容量為372mAh；③與有機溶劑相容能力差，易發(fā)生溶劑共插入，降低插鋰性能。
石油焦類碳材料的插、脫鋰的特性是：①起始插鋰電位高，電位曲線陡斜。一般在1．1V以下開始插鋰，整個插鋰過程沒有明顯的電位平臺出現(xiàn)；②插層化合物㈠。C6的組成中，J＝0．5左右，插鋰容量與熱處理溫度和表面狀態(tài)有關(guān)；③與溶劑相容性、循環(huán)性能好。天然鱗狀石墨和石油焦已成功地用作鋰離子電池的碳負極材料。目前已在工業(yè)上得到應(yīng)用的鋰離子電池碳負極材料。
環(huán)狀醚與鏈狀醚；THF和DOI。同DME一樣與PC等組成混合溶劑在鋰一次電池中使用，但此種溶劑容易發(fā)生開環(huán)聚合，特別是在有I．ewis酸等不純物的催化作用時。
同系物2MeTHF和4MeDOI+不容易開環(huán)聚合，而且對鋰穩(wěn)定，負極的充放電效率也很好，有望在鋰蓄電池中使用。DME，DMM，DMP等由于烷基鏈的增長和分子量的增大導(dǎo)致粘度上升，電導(dǎo)率降低，
鏈狀碳酸酯鏈狀碳酸酯的比介電常數(shù)比醚類小，電解質(zhì)的解離困難，電導(dǎo)率相對較低。
目前鋰離子電池常用的有機溶劑有PC(碳酸丙烯酯)、EC(碳酸乙烯酯)、BC(碳酸丁烯酯)、DMC(二甲基碳酸)、DEC(二乙基碳酸)、MEC(甲基乙烯碳酸)等。
PC和EC(碳酸乙烯酯)的介電常數(shù)分別為65和90，因此，PC，EC是優(yōu)良的溶劑。但是EC比PC的熔點高，常溫下是固體，必須加入其他粘度低和熔點低的溶劑，組成混合溶劑使用。PC，EC等碳酸酯系溶劑的化學(xué)、電化學(xué)性能和熱穩(wěn)定性好。在PC，EC中添加低粘度溶劑時，導(dǎo)電率升高。一般添加量為50％時表現(xiàn)出最大的導(dǎo)電性，這可能是添加溶劑與鋰離子形成,充放電的庫侖效率僅有80％一85％，放電容量隨循環(huán)次數(shù)幾乎沒有變化，說明在鋰電池組充電過程中存在有副反應(yīng)。
