石墨負極材料獲得鋰的青睞

石墨負極材料獲得鋰的青睞

離子電池是兩種二次電池，分別以正負極的形式可逆插入和去除鋰離子，充電時鋰離子從正負極上分離，通過電解質和隔膜嵌入負極，放電時鋰離子被DETAC從負極引出，通過電解質和隔膜嵌入正極。

鋰離子電池的負極是由糊狀膠結劑與活性物質、粘合劑和添加劑混合而成。它均勻地涂在箔的兩面，然后干燥和軋制。

石墨是碳的同素異形體，兩者關系密切，石墨是碳中最穩定的形態，是碳的亞穩同素異形體。雖然它的硬度遠高于石墨，但它是自然界中最硬的物質，但它的穩定性卻低于石墨。）

石墨一詞來源于希臘的石墨烯，具有耐高溫、耐腐蝕、導電性好、導熱性好、化學性能穩定等特點，比石墨烯輕，除用作鋰離子電池的陽極材料外，優質石墨還可用于燃料電池、太陽能電池。電池、半導體、發光二極管和核反應堆。

石墨具有導電率高、插鋰前后層狀結構體積變化小、插鋰容量大、插鋰電位低的優點，已成為商用鋰離子電池的主流負極材料。

制備石墨的方法有兩種：一種是天然礦石，另一種是焦油的合成。鋰離子電池用石墨材料通常是將55%的合成石墨與45%的低純度天然石墨混合而成。

合成石墨因其均一性和純度均優于天然石墨而一度受到生產廠家的青睞，但現在，現代化學凈化方法的應用，使經熱處理得到純度為99.9%的天然石墨，相比之下，合成石墨的純度為99%，所以前者更受歡迎。

與合成石墨相比，純天然鱗片石墨具有較高的結晶度、較好的導電性和導熱性，另外，天然石墨有望降低鋰離子電池的生產成本，達到相同甚至更好的電池性能。

可以預測，合成石墨最終將被天然石墨取代，這將是更便宜和更環保的未來。以天然石墨為原料合成石墨烯效果更好。

石墨導電性能好，結晶度高，層狀結構好。它非常適合鋰離子的反復插入和脫插入。鋰離子插入石墨層形成了LixC6（01），是目前使用最廣泛、最成熟的陽極材料。LixC6（01）的理論容量為372 mAh/g（x=1）。反應式為xli++6c+xe-lixc6。

石墨層間距（d0.34nm）小于LixC6，導致充放電過程中石墨層間距的變化。容易造成石墨層剝落和粉化。鋰離子和有機溶劑分子嵌入石墨層，分解成有機溶劑，影響電池循環性能。

石墨改性，如石墨表面氧化、聚合物熱分解碳涂層等，可以形成核殼結構的復合石墨，提高石墨的充放電性能和比容量。

石墨是目前商用鋰陽極材料的主流。其理論克容量為372 mAh/g，市場上性能較好的石墨陽極材料已達到360 mAh/g，克容量逐漸趨于極限值，雖然石墨作為負材料存在著克容量低、循環偏差大的缺點，但不會立即被新材料替代。因為它的高性價比。具體原因如下：

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