石墨负极材料介绍
负极材料有哪些
负极材料有哪些负极材料是锂离子电池中的重要组成部分，其性能直接影响到电池的容量、循环寿命和安全性。
目前，常见的负极材料主要包括石墨、硅基材料、金属氧化物和金属硫化物等。
1. 石墨：石墨是目前应用最广泛的负极材料，其具有较高的电导率、稳定性和循环寿命。
石墨主要是通过石墨化过程获得，其中天然石墨和人工石墨是常用的石墨类型。
石墨负极材料通常具有高的锂嵌入/脱嵌容量，但容量衰减较快且循环性能相对较差。
2. 硅基材料：硅基材料具有很高的理论容量和较低的价格，是一种有潜力的负极材料。
硅具有较高的锂嵌入/脱嵌容量，但由于其体积膨胀较大，在充放电过程中易破裂，导致循环性能较差。
为了克服这一问题，研究人员采用纳米结构、多孔结构和包覆等方法来改善硅负极材料的性能。
3. 金属氧化物：金属氧化物作为锂离子电池的负极材料具有较高的电导率和较高的嵌锂容量。
常见的金属氧化物包括二氧化钛、氧化锡、氧化锰等。
这些材料具有较高的理论容量，但循环性能和倍率性能相对较差。
4. 金属硫化物：金属硫化物作为负极材料在近年来受到了广泛关注。
硫化铁、硫化钛、硫化钴等硫化物材料具有高的嵌锂容量、优良的倍率性能和较高的电导率。
然而，硫化物材料容易与电解液中的锂反应，导致材料的极化和电池性能的衰减。
除了上述几种常见的负极材料外，还有一些新型的负极材料正在发展中，如石墨烯、硅炭复合材料和金属有机骨架材料等。
这些新型材料具有更高的嵌锂容量、更好的循环性能和更安全的特性，但仍需要进一步的研究和开发。
总之，负极材料是锂离子电池中重要的组成部分，不同的负极材料具有不同的性能和适用范围。
石墨是目前应用最广泛的负极材料，但其他材料如硅基材料、金属氧化物和金属硫化物等也具有潜力成为锂离子电池的负极材料。
石墨电极石墨负极
石墨电极石墨负极作为电化学中的重要材料之一，在各种电化学领域中具有广泛的应用。
石墨电极石墨负极是一种由石墨材料制成的电极，其性能稳定、导电性能好、化学稳定性高、价格相对较低，因此在燃料电池、锂离子电池、超级电容器等领域得到了广泛应用。
石墨电极石墨负极具有较高的比表面积和良好的电导率，能够提供更多的活性位点和更快的电子传导速率，从而提高电极的电化学性能。
同时，石墨电极石墨负极还具有良好的循环稳定性和耐腐蚀性，能够在长时间的循环充放电过程中保持较高的稳定性和性能。
在燃料电池领域，石墨电极石墨负极通常用作阴极材料，用于催化氧还原反应，从而实现能源的转化。
石墨电极石墨负极具有良好的电化学活性和催化性能，能够有效地催化氧还原反应，提高燃料电池的能量转换效率。
同时，石墨电极石墨负极还具有较高的比表面积和孔隙结构，能够提供更多的活性位点和催化反应的场所，从而增加反应速率和降低反应过程中的能量损失。
在锂离子电池领域，石墨电极石墨负极通常用作负极材料，用于锂离子的嵌入和脱嵌过程，实现电池的充放电循环。
石墨电极石墨负极具有较高的锂离子扩散系数和很好的结构稳定性，能够有效地嵌入和释放锂离子，实现电池的高速充放电性能。
同时，石墨电极石墨负极还具有良好的循环稳定性和耐腐蚀性，能够在长时间的循环充放电过程中保持稳定的性能。
在超级电容器领域，石墨电极石墨负极通常用作电极材料，用于存储和释放电荷，实现超级电容器的高能量密度和高功率密度。
石墨电极石墨负极具有较高的电导率和良好的电荷传输性能，能够有效地存储和释放电荷，提高超级电容器的能量存储和输出性能。
同时，石墨电极石墨负极还具有较大的比表面积和孔隙结构，能够提供更多的储存空间和电荷传输通道，从而增加超级电容器的能量密度和功率密度。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，石墨电极石墨负极是一种性能稳定、导电性能好、化学稳定性高的重要电极材料，在燃料电池、锂离子电池、超级电容器等领域具有广泛的应用前景。
锂离子电池负极材料各自的优缺点
锂离子电池负极材料各自的优缺点锂离子电池是目前应用最广泛的可充电电池之一，其负极材料在电池性能和循环寿命方面起着重要作用。
本文将从几个常见的锂离子电池负极材料出发，分别介绍它们的优点和缺点。
1. 石墨（Graphite）优点：石墨是目前锂离子电池中最常用的负极材料之一，其优点如下：(1) 电化学稳定性好，具有较高的电导率和很好的循环寿命；(2) 能够实现相对较高的充放电容量；(3) 成本低廉，资源丰富，制备工艺成熟。
缺点：尽管石墨具有较好的性能，但也存在一些缺点：(1) 石墨的比容量相对较低，难以满足对高能量密度的要求；(2) 石墨材料存在一定的体积变化，会导致电池在循环过程中容量衰减；(3) 石墨材料在低温下的循环性能较差。
2. 硅（Silicon）优点：硅是一种具有高容量和高导电性的材料，逐渐成为锂离子电池负极材料的研究热点，其优点如下：(1) 硅具有较高的理论比容量，可以实现更高的能量密度；(2) 硅具有较好的导电性能，可以提高电池的功率密度；(3) 硅材料丰富，成本相对较低。
缺点：尽管硅具有较好的性能，但也存在一些缺点：(1) 硅材料在充放电过程中会发生体积膨胀，导致电极结构破坏和容量衰减；(2) 硅材料对于电解液中的锂离子扩散速率较慢，会影响电池的充放电速率；(3) 硅材料的制备工艺相对复杂，需要进一步提高工艺成熟度。
3. 磷酸铁锂（LiFePO4）优点：磷酸铁锂是一种具有优良特性的锂离子电池负极材料，其优点如下：(1) 磷酸铁锂具有较高的电化学稳定性和循环寿命，能够实现长循环寿命和高安全性；(2) 磷酸铁锂具有较高的理论比容量和较好的电导率；(3) 磷酸铁锂材料无毒无害，环保性能好。
缺点：尽管磷酸铁锂具有较好的性能，但也存在一些缺点：(1) 磷酸铁锂的比容量相对较低，难以满足高能量密度的需求；(2) 磷酸铁锂材料的制备工艺相对复杂，成本较高；(3) 磷酸铁锂材料的电导率较低，在高功率应用中表现较差。
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。
负极材料石墨电极
负极材料石墨电极石墨电极是一种重要的负极材料，广泛应用于锂离子电池等能源领域。
本文将从石墨电极的结构、特性和应用等方面进行介绍。
石墨电极是由多层石墨片构成的。
每个石墨片由层层堆积的碳原子组成，具有良好的导电性和结构稳定性。
石墨电极的主要组成是石墨颗粒和粘结剂，通过混合、涂覆和烘干等工艺制备而成。
石墨电极的制备工艺对其性能有着重要影响，如颗粒大小、分散性和结构定向等。
石墨电极具有许多优良的特性。
首先，石墨电极具有高的比表面积和孔隙率，有利于锂离子的扩散和嵌入。
其次，石墨电极具有较低的电压平台和较高的比容量，能够提供较高的能量密度。
此外，石墨电极还具有良好的循环稳定性和低的自放电率，延长了电池的寿命。
石墨电极在能源领域有着广泛的应用。
首先，它是锂离子电池的重要组成部分。
锂离子电池是目前应用最广泛的可充电电池，广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等电子设备和交通工具中。
石墨电极作为锂离子电池的负极材料，发挥着储存和释放锂离子的关键作用。
石墨电极还可以应用于其他能源存储装置，如超级电容器和钠离子电池等。
超级电容器以其高能量密度和高功率密度而被广泛应用于储能系统和电动车辆等领域。
石墨电极作为超级电容器的负极材料，能够提供较高的电导率和储存能量。
钠离子电池是一种新型的二次电池技术，与锂离子电池相比具有更高的丰富性和更低的成本。
石墨电极可以作为钠离子电池的负极材料，有望在大规模能源存储和电网调度等领域发挥重要作用。
石墨电极作为一种重要的负极材料，在能源领域有着广泛的应用前景。
通过优化其制备工艺和结构设计，可以进一步提高石墨电极的性能，满足不断增长的能源需求。
随着科学技术的不断进步，石墨电极将在能源存储和转换等领域发挥越来越重要的作用，推动能源技术的发展和进步。
石墨负极材料
石墨负极材料石墨负极材料是目前电池领域中最重要的材料之一，主要应用于锂离子电池、锂硫电池和燃料电池等高能量密度电池体系。
因其在电化学性能、机械性能和热稳定性等方面的优良特性，得到了广泛的应用和研究。
首先，石墨负极材料具有良好的电化学性能。
锂离子电池是目前最常用的二次电池系统，而石墨作为其负极材料，能够有效地嵌入和脱嵌锂离子，从而实现电池的充放电循环。
石墨负极具有较高的锂离子扩散系数和较低的电阻，能够提供较高的容量和较低的内阻，为电池的性能提供了良好的基础。
其次，石墨负极材料具有优异的机械性能。
在充放电过程中，锂离子在石墨层间的扩散引起了材料的体积变化，极大地影响了负极的力学稳定性。
石墨负极具有较高的柔韧性和强度，能够有效地抵抗扩散引起的应力和应变，从而延长电池的循环寿命。
此外，石墨负极材料还具有较好的热稳定性。
在充放电过程中，电池会产生大量的热量，如果材料不具备较好的热稳定性，就容易引发热失控等安全隐患。
石墨负极材料由于其高热导率和低热膨胀系数的特性，能够有效地传导和分散热量，保持电池的热平衡，提高电池的安全性能。
此外，石墨负极材料还具有丰富的资源和低成本的优势。
石墨是一种常见的矿石，在地壳中丰富存在，因此石墨负极材料的制备相对简单，成本较低。
而且，石墨负极材料循环可用性高，可以通过化学和物理方法对废旧石墨进行回收和再利用，实现资源的可持续利用。
综上所述，石墨负极材料具有良好的电化学性能、优异的机械性能、较好的热稳定性和丰富的资源等优势，适用于各类高能量密度电池体系，并在电池领域中发挥着重要的作用。
随着电池技术的不断发展和应用需求的增加，石墨负极材料也将得到更广泛的应用和进一步的研究。
石墨负极材料 成分
石墨负极材料成分石墨是一种天然的碳负极材料，由碳原子组成。
它具有极高的导电性和化学稳定性，因此在电化学储能领域得到了广泛应用。
石墨负极材料的主要成分是碳，同时还含有少量的杂质，如金属离子和杂质碳。
石墨负极材料的主要成分是碳，其结构呈层状排列。
每一层由碳原子通过共价键连接而成，层与层之间通过范德华力相互作用力保持在一起。
这种特殊的结构使石墨具有很高的导电性和电子迁移性。
石墨负极材料还含有少量的杂质。
这些杂质可以分为两类：金属离子和杂质碳。
金属离子主要是指一些金属元素在制备过程中残留在石墨材料中的离子形式。
这些金属离子可以通过一些物理和化学方法来去除，以提高石墨负极材料的纯度和性能。
杂质碳主要是指一些非晶碳或非层状结构的碳物质。
这些杂质碳在石墨材料中存在的原因主要是石墨材料的制备过程中的一些不完全反应或杂质掺入。
杂质碳的存在会影响石墨负极材料的电化学性能，因此需要尽量减少其含量。
石墨负极材料具有很高的导电性和化学稳定性，这使得它成为电化学储能领域中重要的材料之一。
在锂离子电池中，石墨负极材料是锂离子嵌入和脱嵌的主要场所。
当锂离子嵌入石墨负极材料时，石墨层之间的空隙会扩大，同时碳层也会发生结构变化。
这种结构变化会导致石墨负极材料的体积膨胀，从而影响电池的循环寿命和安全性能。
因此，石墨负极材料的稳定性和循环寿命是电池设计和应用中需要考虑的重要因素。
为了提高石墨负极材料的性能，研究人员通过多种方法进行了改进。
一种常用的方法是通过改变石墨材料的结构和形貌来提高其电化学性能。
例如，可以通过改变石墨的晶体结构来增加其表面积，从而提高锂离子的嵌入和脱嵌速率。
此外，还可以通过改变石墨的微观形貌，如粒径和形状，来改善电池的循环寿命和容量保持率。
除了结构和形貌的改变，还可以通过掺杂一些其他元素来改善石墨负极材料的性能。
例如，掺杂一些过渡金属元素可以提高石墨材料的导电性和嵌入脱嵌速率。
掺杂一些氮、硫等元素可以改变石墨材料的电子结构，从而提高其锂离子的嵌入和脱嵌容量。
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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
碳负极材料
石墨类碳负极材料 人造石墨 天然石墨 非石墨类碳负极材料 软碳 硬碳
石墨类碳负极材料
导电性好，结晶度较高，具有 良好的层状结构，适合锂的嵌入 脱嵌 充放电比容量可达300 mAh/g以 上，充放电效率在90％以上，不 可逆容量低于50 mAh/g 锂在石墨中脱嵌反应发生在0～ 0.25V左右(Vs．Li+/Li)，具有良 好的充放电电位平台
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。
钛酸锂的制备方法
固相反应法 在固相反应中，反应温度、反应时问以及混合方式均 是影响Li4Ti50l2材料性能的关键参数。 溶胶凝胶法 溶胶凝胶法合成Li4Ti5012一般将钛酸丁酯和乙醇溶液按 一定比例混合，再向其中加入一定量的乙酸锂(一般Li： TiO2=4：5)、乙醇、去离子水等合成步骤见下图
形石墨纯度低，石墨晶面间距(d002)为0.336 nm。主要 为2H晶面排序结构，即按ABAB顺序排列，可逆比容量 仅260 mAh/g，不可逆比容量在100 mAh/g以上。
鳞片石墨
晶面间距(d002)为0．335 nm，主要为2H+3R晶面排序结 构，即石墨层按ABAB及ABCABC两种顺序排列。含碳99 ％以上的鳞片石墨，可逆容量可达300～350 mAh/g
锡基合金负极材料
锡与锂可以形成Li22Sn4的合金，理论容量994mAh/g xLi + MNy = LixMNy 这种贮锂方式受空间间隙位置的限制，所以贮锂容量有限； 对材料的结构和体积没有造成明显变化，所以循环性能好， 如Cu6Sn5在嵌锂的第1步形成与Li2CuSn相关的相 xLi + MNy = LixM + yN 贮锂相在非常小的尺寸范围内，均匀分散于非活性基体内 的结构，如Sn2Fe等 (x+y)Li + MNz = yLi + LixM + zN = LixM + zLiy/zN 这种反应方式获得了两个嵌锂相相互很好地扩散的结构， 如SnSb等
锂离子电池的重要性
锂离子电池能否成功应用，关键在于能可逆地嵌入脱嵌锂离 子的负极材料的制备。
负极材料是锂离子电池的主要组成部分，负极材料性能的好 坏直接影响到锂离子电池的性能。
高能便携电源的需求激增，加大了对锂离子小电池的需求， 高容量、有着可靠循环性的负极材料成为人们研究的一个重点。 大容量动力电池的的应用，加大了对电池材料，尤其是高性 能负极材料的需求。
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）。
第二章 锂电负极材料的发展和现状
尖晶石Li4Ti5O12
硅、锡的氧化物
由于硅和锡不可逆容量高，循环稳定性差的问题， 一些研究者把眼光放到了它们的氧化物上。例如锡 的氧化物：SnO2,SnO等，硅的氧化物SiO0.8、SiO、 SiO1.1等，或者两者的复合氧化物是。氧化物的反应 机理可以认为是： 第1步为取代反应：Li + MO2/MO—一Li + M 第2步为合金化反应： Li + M— LizM(0<z<4.4) Yoshio Idota等合成锡基非晶氧化物SnMxOy，M为 B、P、Al的复合物。如：Sn1.0B0.56P0.40Al0.42O3.6（ TCO）。1mol的TCO可以接受8mol的Li+，比能量密 度大于600 mAh/g。
锂离子电池负极材料发展图
不同负极材料的能量密度
合金负极材料
硅基合金负极材料 锡基合金负极材料
硅基合金负极材料
xLi + Si = LixSi Li12Si17、Li13Si14、Li7Si3、Li22Si5等，其中Si完 全嵌入锂时形成的合金Li4.4Si，其理论容量达 4200mAh/g 缺点：体积变化大，造成合金的粉化，容量急剧 下降 改性方法：引入非活性金属，如镍、镁、银等或 者将Si纳米化
第一章 石墨与锂离子电池
石墨质软、有滑腻感，是一种非金属 矿物质，具有耐高温、耐氧化、抗腐 蚀、抗热震、强度大、韧性好、自润 滑强度高、导热、导电性能强等特有 的物理、化学性能。 英文名称：graphite 分子式：C
用途广泛
石墨具有许多优良的性能，因而在冶金、机械、电气、化工、纺 织、国防等工业部门获得广泛应用，比如石墨模具、石墨电极、 石墨耐火材料、石墨润滑材料、石墨密封材料等。
锂电负极材料研究现状
锂电负极材料要求具有： ①正负极的电化学位差大，从而可获得高功率电池； ②锂离子的嵌入反应自由能变化小； ③锂离子的可逆容量大，理离子嵌入量的多少对电极电位影响不大， 这样可以保证电池稳定的工作电压； ④高度可逆嵌入反应，良好的电导率，热力学稳定的同时还不与电解 质发生反应； ⑤循环性好，具有较长循环寿命； ⑥锂离子在负极的固态结构中具有高扩散速率； ⑦材料的结构稳定、制作工艺简单、成本低。 目前，研究工作主要集中在碳材料和其它具有特殊结构的化合物。目 前，锂离子电池负极材料主要是： ①炭材料(石墨、无定性炭、炭纤维、焦炭、MCMB、纳米炭管) ②非炭材料(合金、金属及其氧化物)
鳞片石墨片层结构的SEM照片
天然石墨的球形化
克服天然石墨缺陷 提高天然石墨的振实密度
天然石墨改性
天然石墨不能直接用于锂离子 电池负极材料，最主要的原因 是在充电过程中，会发生溶剂 分子随锂离子共嵌入石墨片层 而引起石墨层“剥落”的现象， 造成结构的破坏从而导致电极 循环性能迅速变坏。当前对天 然石墨的改性处理的研究很多， 有机械研磨、氧化处理、表面 包覆、掺杂等。
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。
石墨负极材料介绍
• 锂离子电池的发展源于上世纪90年代，至 今不过20年，在过去的20年是锂电行业的 一次飞跃，随着各国对环境、新能源的重 视，锂离子电池更会有突飞猛进的发展。 • 本幻灯片共分两章，第一章石墨与锂离子 电池，将简单介绍石墨在锂电中的应用； 第二章锂电负极材料的发展与现状，简单 陈述锂离子电池的现状和发展趋势。
结构
石墨属于六方晶系，其晶体是由碳原子组成的六角网状平面规则堆砌 而成，具有层状结构。在每一层内，碳原子排成六边形，每个碳原子 以sp2杂化轨道与三个相邻的碳原子以共价键结合，剩下的P轨道上电 子形成离域π键。
石墨存在两种晶体结构：六方形结构和菱形结构，六方形结构为 ABABAB…堆积模型、菱形结构为ABCABCABC…堆积模型，如 下图所示：（a）为六方形结构，（b）为菱形结构。
人造石墨
人造石墨是将易石墨化炭(如沥青焦炭)在N2气氛中于 1900～2800℃经高温石墨化处理制得。常见人造石墨 有中间相碳微球(MCMB)、石墨化碳纤维。
MCMB
MCMB的优点
球状颗粒，便于紧密堆积可制成高密度电极 光滑的表面，低比表面积，可逆容量高 球形片层结构，便于锂离子在球的各个方向迁 出，可以大倍率充放电
合金负极材料小结
锂合金作为负极材料，具有能量密度高的优点， 但循环稳定性差。 第一种方案，通常纳米化合金材料，如采用纳 米Si粉，或者Si纳米薄膜。
第二种方案，引入非活性成分，不与Li形成合 金的金属，降低活性成分，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ小材料的膨胀。 第三种方案，采用其氧化物 。
氧化物负极材料
硅、锡的氧化物
碳碳双键组成六方形结构，构成一个平面（墨平面），这些墨平面 相互堆积起来，就成为石墨晶体。石墨晶体的参数主要有La、Lc和 d002，La为石墨晶体沿a轴方向的平均大小，Lc为墨平面沿与其垂直 的c轴方向进行堆积的厚度，d002为墨平面之间的距离。 完整石墨晶体的一些结构参数
石墨作为锂离子电池负极材料
尖晶石钛酸锂（Li4Ti5O12）
(1)在锂离子嵌入一脱出的过程中晶体结构能够保持高 度的稳定性，具有优良的循环性能和平稳的放电电压。 (2)具有较高的电极电压，从而避免了电解液分解现象。 (3)理论比容量为175 mAh/g，实际比容量可达165 mAh/g，并集中在平台区域。 (4)可以在较大倍率下充放电。 (5)制备Li4Ti5O12的原料来源比较丰富。
机械研磨
研磨能获得一定含量的菱形石墨相，菱形石墨相 的存在对石墨表面SEI膜生成更有利，而且能提升 材料的比容量及循环性能。
氧化处理
可以通过用气相和液相氧化的方法对天然石墨进行了氧化 处理。温和的氧化处理可以除去石墨颗粒表面一些活性或 有缺陷的结构，从而减少了首次循环中的不可逆容量、提 高了充、放电效率。同时还增加了其中的纳米级孔道，不 仅增加的锂离子的进出通道，而且更多的锂离子可以储存 在内，从而增加了可逆容量。此外还形成了与石墨颗粒表 面紧密结合的、由羧基／酚基、醚基和羰基等组成的氧化 物致密层，这种表面层起到了钝化膜的作用，防止了溶剂 分子的共嵌，从而避免了石墨中的层离和其沿a轴方向的 移动，循环性能得到了改善。