什么是石墨負極材料？種類及制備方法介紹

1.什么是石墨負極材料

石墨負極材料是電池材料的一種，由石墨制造，石墨負極材料的理論容量為372m Ah/g,但實際比容量為330~370m Ah/g;石墨負極材料由于具有成本低、能量密度高等優勢一直占據著整個鋰離子負極材料市場的主導地位。

2.石墨負極材料的種類及制備方法

(1)天然石墨材料：

天然石墨可分為鱗片石墨和土狀石墨，負極材料通常采用鱗片石墨，其儲量大、成本低、電勢低且曲線平穩、在合適的電解質中首周庫侖效率為90%~93 %、可逆容量可達340~370 mAh·g-1，是最主流的鋰離子電池負極材料之一。

然而，天然石墨規則的層狀結構導致了其較高的各向異性，會出現鋰離子嵌入遲緩和石墨微粒與集流體接觸不充分的現象，這也是天然石墨倍率性能低的主要原因，常采用機械研磨法處理，以增加天然石墨的各向同性。與低溫性能良好的碳酸丙烯酯(PC)基電解質不相容也是天然石墨的主要缺點，通常采用電解質中增加添加劑與石墨表面包覆進行改性。

目前天然石墨改性的方法主要有球形化處理、表面處理和摻雜處理。

石墨球形化處理使其粒度可控、粒度分布集中、顆粒圓整、表面光滑、振實密度增大和比表面積減小，從而減少石墨與電解液反應;表面處理(又分為表面氧化、表面氟化和表面孔隙結構)是通過化學反應方式改變改善石墨倍率性能及循環穩定性等;摻雜處理因摻雜元素不同表現出的優化效果存在差異，如添加同樣具有儲鋰能力的元素(Si、Sn)對石墨負極材料比容量有所提高。

綜合比較得知，石墨球化改性相比其他改性方法，具有工藝簡單、成本低、無雜質引入等優點，是目前市場上的最常見的處理方式，而且是天然石墨負極材料制作過程中必不可少的一個工藝環節。

(2)人造石墨材料：

人造石墨的制備需要經過“破碎、造粒、石墨化、篩分”四個大工序和和許多小小工序，其中的造粒和石墨化兩個環節都有很高的技術壁壘。

人造石墨的骨料分為煤系、石油系以及煤和石油混合系三大類，其中煤系針狀焦、石油系針狀焦以及石油焦應用最廣。石油焦是石油渣油、石油瀝青經焦化后得到的可燃固體產物，是人造石墨的主要原材料，按其熱處理溫度的不同分為生焦和煅燒焦;針狀焦是一種具有明顯纖維狀結構的優質焦炭，在平行于顆粒長軸方向上具有導電導熱性能好，熱膨脹系數小等優點且易于石墨化;瀝青是煤焦油深加工的主要產品之一，在石墨生產過程中中作為粘結劑和浸漬劑使用。

就目前市場而言，高端負極采用針狀焦作為原材料，中低端負極采用價格便宜的石油焦作為原料，瀝青則作為粘結劑起到將不同粒子粘結到一起的作用。

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