石墨在鋰電池中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向

      石墨被國際公認(rèn)為是“21 世紀(jì)支撐高新技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略資源”。隨著全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境改善，石墨在戰(zhàn)略性新興行業(yè)的應(yīng)用，尤其是在新能源汽車等行業(yè)的應(yīng)用將會快速增加。

石墨：理想的負(fù)極材料

       天然石墨是在高溫下有機(jī)成因的碳質(zhì)物變質(zhì)而成，呈鋼灰色、黑灰色，具有半金屬光澤，晶體結(jié)構(gòu)屬六方晶系，呈六邊形層狀結(jié)構(gòu)，具有耐高溫、導(dǎo)熱、導(dǎo)電、潤滑、可塑和抗腐蝕性等特性。

      石墨是較早應(yīng)用的負(fù)極材料，與其他碳材料相比，其導(dǎo)電性、結(jié)晶度更高，良好的層狀結(jié)構(gòu)和充放電電壓也十分適合正極材料的脫/嵌運動，且目前工藝成熟、成本較低，是較為理想的負(fù)極材料。

改性：優(yōu)化負(fù)極材料的性能

石墨負(fù)極一般采用天然鱗片石墨，但存在以下幾個缺點：

（1）鱗片石墨粉具有較大的比表面積，對負(fù)極的首次充放電效率有較大影響；

（2）石墨的片層結(jié)構(gòu)決定了Li＋只能從材料端面嵌入，并逐漸擴(kuò)散入顆粒內(nèi)部，由于鱗片石墨的各向異性，Li＋擴(kuò)散路徑較長且不均勻，導(dǎo)致其比容量較低；

（3）石墨的層間距較小，增加了Li＋的擴(kuò)散阻力，且倍率性能較差，快速充電時Li＋易在石墨表面沉積形成鋰枝晶，導(dǎo)致嚴(yán)重的安全隱患。

       為了解決這些問題，可以采用顆粒球形化、表面氧化、表面氟化、表面包覆軟碳、硬碳材料以及其它方式的表面修飾和微結(jié)構(gòu)調(diào)整等技術(shù)對天然石墨進(jìn)行改性處理。從成本和性能的綜合考慮，目前工業(yè)界石墨改性主要使用碳包覆工藝處理。商業(yè)化應(yīng)用的改性天然石墨比容量為 340～370mA·h/g，首周庫侖效率90%～93%，100% DOD循環(huán)壽命可達(dá)到1000次以上，基本可以滿足消費類電子產(chǎn)品對小型電池性能的要求。