球形天然石墨作为锂离子电池负极材料
石墨作为锂离子电池负极材料
石墨作为锂离子电池负极材料锂离子电池是指以两种不同的能够可逆地嵌入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池正极和负极的二次电池体系。
充电时，锂离子从正极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到负极中；放电时则相反，锂离子从负极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到正极中。
锂离子电池的负极是由负极活性物质、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。
石墨由于具备电子电导率高、锂离子扩散系数大、层状结构在嵌锂前后体积变化小、嵌锂容量高和嵌锂电位低等优点，成为目前主流的商业化锂离子电池负极材料。
石墨的嵌锂机理石墨导电性好，结晶程度高，具有良好的层状结构，十分适合锂离子的反复嵌入-脱嵌，是目前应用最广泛、技术最成熟的负极材料。
锂离子嵌入石墨层间后，形成嵌锂化合LixC6（0≤x≤1），理论容量可达372mAh/g（x=1），反应式为：xLi++6C+xe-→LixC6锂离子嵌入使石墨层与层之间的堆积方式由ABAB变为AAAA，如下图所示。
●石墨的改性处理由于石墨层间距（d002≤0.34nm）小于石墨嵌锂化合物LixC6的晶面层间距（0.37nm），致使在充放电过程中，石墨层间距改变，易造成石墨层剥落、粉化，还会发生锂离子与有机溶剂分子共同嵌入石墨层及有机溶剂分解，进而影响电池循环性能。
通过石墨改性，如在石墨表面氧化、包覆聚合物热解炭，形成具有核-壳结构的复合石墨，可以改善石墨的充放电性能，提高比容量。
●其它负极材料石墨是目前主流的商业化锂电负极材料，但由于石墨本身结构特性的制约，石墨负极材料的发展也遇到了瓶颈，比如比容量已经到达极限、不能满足大型动力电池所要求的持续大电流放电能力等。
因此业界也开始把目光投向非石墨类材料，比如硬碳和其它非碳材料（氧化锡、硅碳合金、钛酸锂等）。
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天然石墨高效球化
天然石墨高效球化
天然石墨高效球化技术是对天然鳞片石墨进行深加工处理的一种工艺，旨在改善其物理和化学性能，使其更适用于锂离子电池负极材料等高附加值应用领域。
球化过程涉及将石墨的片层结构改造为球形或近似球形颗粒，从而提升其压实密度、导电性和流动性，同时减少其对环境的污染。
球化处理通常包括以下步骤：
1. 预处理：首先需要对天然石墨进行清洗和干燥，以去除杂质和水分。
2. 粉碎：使用机械力如冲击、剪切或摩擦等方式将石墨粉碎成较小的粒子。
3. 分级：通过筛选或风力分离等方法，选择合适尺寸的石墨粒子进行后续加工。
4. 球化：将筛选后的石墨粉末置于球化设备中，利用高速旋转或摩擦产生的热量使石墨粒子塑化并聚集成球形。
5. 后处理：球化后的石墨颗粒可能需要进一步的化学或热处理来改善其表面性质或电化学性能。
球化石墨的优势在于其改进的形态学特征，如更高的堆积密度和良好的一致性，这些特征对于制备高密度电极至关重要。
此外，球状颗粒具有较好的流动性，有利于电极涂覆过程中浆料的均匀分布。
在
锂离子电池中，球化石墨的使用可以提升电池的能量密度和循环稳定性。
目前，随着新能源汽车的快速发展和移动电子设备的广泛普及，对高性能锂电池的需求日益增加，这直接推动了对天然石墨球化技术的发展和应用。
研发工作主要集中在提高球化效率、降低生产成本以及优化石墨颗粒的性能等方面。
锂离子电池负极主要材料
锂离子电池负极主要材料一、引言锂离子电池是一种广泛应用于移动电子设备、电动汽车等领域的高性能电池。
其由正极、负极、隔膜和电解液组成，其中负极是锂离子电池的重要组成部分。
本文将主要介绍锂离子电池负极的主要材料。
二、锂离子电池负极的作用锂离子电池负极是存储和释放锂离子的关键部分，其主要作用是在充放电过程中，通过嵌入和脱嵌过程来实现锂离子的存储和释放。
因此，选择合适的材料作为锂离子电池负极材料非常重要。
三、石墨石墨是目前应用最广泛的锂离子电池负极材料之一。
它具有良好的导电性能、化学稳定性和可靠性，并且价格相对较低。
石墨通常采用天然石墨或人造石墨制备，其中天然石墨主要包括颗粒状天然石墨和结晶状天然石墨。
人造石墨则是通过高温石墨化处理来制备的。
四、硅基材料硅基材料是一种新型的锂离子电池负极材料，其具有较高的理论比容量和能量密度。
但是，硅基材料在充放电过程中会发生体积扩大和收缩，导致电极破裂和损坏。
因此，目前主要采用的是硅纳米颗粒、硅纳米线等微纳米级别的材料来制备锂离子电池负极。
五、碳纤维碳纤维作为一种高强度、轻质的材料，近年来也被广泛应用于锂离子电池负极领域。
碳纤维具有良好的导电性能和机械性能，并且可以有效地嵌入和脱嵌锂离子。
但是，碳纤维成本相对较高，并且在充放电过程中也会出现体积变化问题。
六、金属氧化物金属氧化物作为一种新型的锂离子电池负极材料，在近年来也得到了广泛关注。
金属氧化物具有良好的电化学性能和稳定性，并且可以实现高比容量和长循环寿命。
目前常用的金属氧化物材料包括钛酸锂、钒氧化物、二氧化锰等。
七、其他材料除了上述几种主要的锂离子电池负极材料外，还有一些其他的材料也被应用于锂离子电池负极领域。
例如，石墨烯、碳纳米管等新型纳米材料，以及聚合物、聚合物复合材料等。
八、总结锂离子电池负极作为锂离子电池的重要组成部分，其主要材料包括石墨、硅基材料、碳纤维、金属氧化物等。
不同的材料具有不同的优缺点，在实际应用中需要根据具体情况进行选择。
石墨作为锂离子电池负极材料 工艺
石墨作为锂离子电池负极材料工艺
石墨作为锂离子电池负极材料的工艺如下：
1. 原料准备：选用高纯度的天然石墨或人工合成石墨作为原料，进行筛分、干燥和质量检测，确保原料品质合格。
2. 粉碎：将原料进行粉碎，可以选择研磨机、高速混合机等设备进行处理，取得粒度适宜的石墨粉末。
3. 混合：将石墨粉末与浓度适宜的粘结剂进行混合，通常使用聚丙烯、聚乙烯等聚合物作为粘结剂。
4. 成型：将混合后的材料进行成型，常用的成型设备包括挤压机、压片机等，制成成型坯料。
5. 焙烧：将成型的坯料进行高温焙烧，通常温度在2000℃左右，以消除材料内部的有机物和气体，提高材料的电导率和结构强度。
6. 化学处理：将焙烧后的材料进行化学处理，包括酸洗、氧化等步骤，以去除表面杂质，提高电化学性能。
7. 组装：将负极材料组装成锂离子电池，在负极材料与正极材料之间放置隔膜，注入电解液即可完成电池组装。
以上便是石墨作为锂离子电池负极材料的工艺流程。
石墨烯包覆天然球形石墨作为锂离子电池的负极材料，是否需要乙炔黑导电剂？（英文）
物 理 化 学 学 报Acta Phys. -Chim. Sin. 2022, 38 (2), 2012062 (1 of 9)Received: December 22, 2020; Revised: February 1, 2021; Accepted: February 3, 2021; Published online: February 22, 2021. *Corresponding author. Email: songhh@. †These authors contributed equally to this work.The project was supported by the National Natural Science Foundation of China (U1610252, 51911530126). 国家自然科学基金(U1610252, 51911530126)资助项目© Editorial office of Acta Physico-Chimica Sinica[Article] doi: 10.3866/PKU.WHXB202012062 Is there a Demand of Conducting Agent of Acetylene Black for Graphene- Wrapped Natural Spherical Graphite as Anode Material for Lithium-Ion Batteries?Xuewei Liu 1,2,†, Ying Niu 2,†, Ruixiong Cao 1,2, Xiaohong Chen 1,2, Hongyan Shang 3, Huaihe Song 1,2,*1 Changzhou Institute of Advanced Materials, Beijing University of Chemical Technology, Changzhou 213164,Jiangsu Province, China.2 State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing Key Laboratory of Electrochemical Process and Technology forMaterials, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China.3 College of Science, China University of Petroleum, Qingdao 266580, Shandong Province, China.Abstract: Graphene-wrapped natural spherical graphite (G/SG) composites were prepared using the encapsulation–carbonization approach. The morphology and structure of the composites were characterized by scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis. The electrochemical performance of the composites with different graphene contents as anode materials for lithium-ion batteries was investigated by various electrochemical techniques. In the absence of acetylene black (AB), the G/SG composites were found to exhibit high specific capacity with high first-cycle coulombic efficiency, good cycling stability, and high rate performance. Compared with the natural spherical graphite (SG) electrode, the G/SG composite electrode with 1% graphene exhibited higher reversiblecapacity after 50 cycles; this capacity performance was equal to that of the SG + 10%AB electrode. Moreover, when the addition of 2.5% graphene, the composite electrode exhibited higher initial charge capacity and reversible capacity during 50 cycles than the SG+10%AB electrode. The significant improvement of the electrochemical performance of the G/SG composite electrodes could be attributed to graphene wrapping. The graphene shell enhances the structural integrity of the natural SG particles during the lithiation and delithiation processes, further improving the cycling stability of the composites. Moreover, the bridging of adjacent SG particles allows the formation of a highly conductive network for electron transfer among SG particles. Graphene in the composites serves as not only an active material but also a conductive agent and promotes the improvement of electrochemical performance. When 5%AB was added, the reversible capacity of the 5%G/SG electrodes significantly increased from 381.1 to 404.5 mAh·g −1 after 50 cycles at a rate of 50 mA·g −1 and from 82.5 to 101.9 mAh·g −1 at 1 A·g −1, suggesting that AB addition improves the performance of the G/SG composite electrodes. AB particles connect to G/SG particles through point contact type and fill the gaps between G/SG. A more effective conductive network is synergistically formed via graphene-AB connection. Although graphene wrapping and AB addition improve the performance of natural graphite electrodes, such as through increase in electrical conductivity and enhancement of Li-storage performance, including improvement of reversible capacity, rate performance, and cycling stability, electrode density typically decreases with graphene or AB addition, which should consider the balance between the gravimetric and volumetric capacities of graphite anode materials in practical applications. These results have great significance for expanding the commercial application scope of natural graphite. Our work provides new understanding and insight into the electrochemical behavior of natural SG electrodes in lithium-ion batteries and is helpful for the fabrication of high-performance anode materials.. All Rights Reserved.Key Words:Graphene; Graphene-wrapped; Natural spherical graphite; Lithium-ion battery; Anode material;Conductive agent; Acetylene black石墨烯包覆天然球形石墨作为锂离子电池的负极材料，是否需要乙炔黑导电剂？刘学伟1,2,†，牛莹2,†，曹瑞雄1,2，陈晓红1,2，商红岩3，宋怀河1,2,*1北京化工大学，常州先进材料研究院，江苏 常州 2131642北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，材料电化学过程与技术北京市重点实验室，北京 1000293中国石油大学理学院，山东 青岛 266580摘要：我们通过包覆炭化的方法制备得到了石墨烯包覆的天然球形石墨(G/SG)材料，并使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及多种电化学测试手段考察了不同石墨烯含量的复合材料的形貌结构及电化学性能。
锂离子电池石墨类负极材料测定
锂离子电池石墨类负极材料测定随着电动汽车和可再生能源的快速发展，锂离子电池作为最常见的电池类型之一，也受到了广泛关注。
而其中的石墨类负极材料作为电池的重要组成部分，其性能参数的确定对电池的性能和稳定性有着重要的影响。
对于石墨类负极材料的测定工作显得尤为重要。
1. 石墨类负极材料的性质石墨类负极材料是锂离子电池中常用的一种负极材料，其主要成分是石墨，具有良好的导电性和循环稳定性。
其优势在于价格低廉、资源丰富，并且具有较高的比容量和循环寿命。
大多数商业化的锂离子电池都采用石墨类负极材料作为主要的储锂材料。
2. 石墨类负极材料的测定方法石墨类负极材料的测定方法通常包括石墨结构分析、电化学性能测试和物理性能测试等方面。
其中，石墨结构分析的方法主要包括X射线衍射、扫描电镜等方法，用于分析材料的晶体结构、表面形貌以及孔隙结构等；电化学性能测试则包括循环伏安曲线测试、恒流充放电测试等，用于评估材料的电化学活性和循环稳定性；物理性能测试则包括比表面积测试、孔隙分布测试等，用于研究材料的物理性能和吸附性能等。
3. 石墨类负极材料的表征技术为了更准确地测定石墨类负极材料的性能参数，需要借助各种先进的表征技术。
X射线衍射技术可以用于分析石墨材料的晶体结构和晶粒尺寸分布；扫描电镜技术可以观察材料的表面形貌和孔隙结构；比表面积测试和孔隙分布测试则可以用于研究材料的物理性能和吸附性能；循环伏安曲线测试和恒流充放电测试则可以评估材料的电化学活性和循环稳定性。
4. 石墨类负极材料的应用前景石墨类负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，具有广阔的应用前景。
随着电动汽车和储能技术的快速发展，对于石墨类负极材料的需求也将逐渐增加。
对于石墨类负极材料的性能参数测定和表征工作具有重要的意义，可以为其在锂离子电池领域的应用提供有力的支撑。
总结：石墨类负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，其性能参数的测定对于电池的性能和稳定性具有重要的影响。
石墨类负极材料
石墨类负极材料1. 简介石墨类负极材料是一种常用于锂离子电池中的负极材料。
它由石墨微晶结构组成，具有良好的导电性、高比容量和长循环寿命等优点，被广泛应用于电动汽车、移动设备和储能系统等领域。
2. 石墨类负极材料的特性2.1 导电性石墨类负极材料具有良好的导电性，能够有效地传递锂离子。
其导电性主要取决于石墨中的导电路径和晶格结构。
石墨类负极材料通常具有较低的内阻和较高的电导率，可以提供稳定可靠的电子传输。
2.2 高比容量石墨类负极材料具有高比容量，即单位质量或体积可以存储更多的锂离子。
这是由于石墨结构中存在大量的插层间隙，可以容纳锂离子进出。
因此，使用石墨类负极材料可以提高锂离子电池的能量密度，延长其使用时间。
2.3 长循环寿命石墨类负极材料具有较好的循环稳定性，可以经受多次充放电循环而不产生明显的容量衰减。
这是由于石墨结构中的插层间隙可以缓冲锂离子的体积变化，并防止电极材料的机械破坏。
此外，石墨类负极材料还具有较低的自放电率，能够减少能量损失。
3. 石墨类负极材料的制备方法3.1 碳化法碳化法是一种常用的石墨类负极材料制备方法。
该方法通过将碳源和金属催化剂共同加热，使碳源发生碳化反应生成石墨结构。
常用的碳源包括天然石墨、人工石墨、焦炭等。
金属催化剂通常选择铁、镍等。
3.2 氧化还原法氧化还原法是另一种常用的制备石墨类负极材料的方法。
该方法通过在高温下使氧化物与还原剂反应，将氧化物还原为石墨结构。
常用的氧化物包括氧化锂、氧化钠等。
常用的还原剂包括碳、氢等。
3.3 化学气相沉积法化学气相沉积法是一种新兴的制备石墨类负极材料的方法。
该方法通过在适当的反应条件下，使有机气体在金属催化剂表面发生裂解和重组反应，生成石墨结构。
常用的有机气体包括甲烷、乙烷等。
4. 石墨类负极材料在锂离子电池中的应用石墨类负极材料是目前最常用的锂离子电池负极材料之一。
它具有良好的导电性、高比容量和长循环寿命等优点，被广泛应用于各种类型的电池中。
锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点
锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点一、石墨定义：1、石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，构成共价分子。
2、由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。
石墨是其中一种最软的矿物，它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。
二、石墨的特殊性质：1、导电性：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。
石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。
2、导热性：导热性超过钢、铁、铅等金属材料。
导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨成绝热体。
3、耐高温性：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。
石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。
4、润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。
由于其润滑性，在超细研磨里难度很高，使用叁星飞荣立式砂磨机可以研磨到纳米级别细度。
5、化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。
6、可塑性：石墨的韧性好，可碾成很薄的薄片。
7、抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。
三、石墨的中国产地：1、我国以黑龙江鸡西市恒山区密山市柳毛乡为最大的产地。
以及黑龙江省的七台河市、鹤岗市和双鸭山市等。
2、山东省莱西市为我国石墨重要产地之一。
3、吉林省磐石市也是石墨产地之一。
4、内蒙古乌拉特中旗高勒图矿区发现全国最大晶质石墨单体矿。
5、陕西省煤田地质局一九四队在陕西洋县发现3条石墨矿带。
四、石墨世界着名产地：1、纽约Ticonderoga。
2、马达加斯加。
3、斯里兰卡（Ceylon）。
五、石墨分类：1、天然石墨：石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。
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东北师范大学
硕士学位论文
磷酚醛树脂包覆球形天然石墨作为锂离子电池负极材料
姓名：王钊
申请学位级别：硕士
专业：材料物理与化学
指导教师：潘秀梅
20090501
磷酚醛树脂包覆球形天然石墨作为锂离子电池负极材料
作者：王钊
学位授予单位：东北师范大学
1.学位论文俞政洪锂离子电池碳负极材料的表面修饰及相关机理研究2003
该文采用树脂包覆和等离子体镀膜两种方法对天然石墨进行表面改性,并结合多种分析手段如FTIR、TGA、SEM、XRD、XPS和电化学测试方法对所得材料进行了分析测试. 制备了不同交联度的热固性酚醛树脂(PF)包覆石墨材料并在不同温度下进行热解,考察了前体交联度和热处理温度对所得无定形炭的体相结构的影响.XRD结果表明,热解炭材料的有序化程度随热处理温度的升高而增大.首次提出制备以酚醛树脂为壳材料的复合石墨负极的最优化制备条件为1:1的甲醛苯酚比、3:1的石墨树脂混合比和1000℃的热处理温度.在这一条件下制得的复合材料首次放电容量最高达到460mAh·g<'-1>以上,高于未处理石墨的放电容量384mAh·g<'-1>;充放电循环结果显示,循环20周后包覆石墨的容量仍保持在330mAh·g<'-1>以上,而未处理石墨的容量则降低到
300mAh·g<'-1>以下.循环后电极的扫描电镜结果显示,包覆后石墨电极的粉化现象明显减轻.首次制备了掺硼酚醛树脂(BPF)热解碳包覆石墨材料.制备了掺磷酚醛树脂(PPF)热解碳包覆石墨材料.XRD结果表明,磷酸的引入促进了石墨微晶的生长和堆叠,并降低了微晶层间距;XPS结果显示,磷在碳中主要是与碳环相连;电化学性能测试结果表明,PPF包覆处理后,碳材料放电曲线在低电位区(小于0.5V)的容量增加,磷的掺杂改善了脱嵌过程中的电位滞后:石墨的首次充放电容量得到较为明显的提高,容量分别达到683.3mAh·g<'-1>和461.1 mAh·g<'-1>,高于未处理石墨材料;可逆容量也比未处理石墨提高了
20mAh·g<'-1>左右.充放电循环结果和扫描电镜显示,由于PPF热解碳包覆层的存在,电极材料在循环中的粉化现象也得到一定程度的抑制.关于掺磷酚醛树脂热解碳包覆石墨材料的研究未见报导.
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下载时间：2010年9月10日。