石墨負(fù)極材料獲得鋰的青睞

石墨負(fù)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(fù)極的形式可逆插入和去除鋰離子，充電時(shí)鋰離子從正負(fù)極上分離，通過(guò)電解質(zhì)和隔膜嵌入負(fù)極，放電時(shí)鋰離子被DETAC從負(fù)極引出，通過(guò)電解質(zhì)和隔膜嵌入正極。

鋰離子電池的負(fù)極是由糊狀膠結(jié)劑與活性物質(zhì)、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(guān)系密切，石墨是碳中最穩(wěn)定的形態(tài)，是碳的亞穩(wěn)同素異形體。雖然它的硬度遠(yuǎn)高于石墨，但它是自然界中最硬的物質(zhì)，但它的穩(wěn)定性卻低于石墨。）

石墨一詞來(lái)源于希臘的石墨烯，具有耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)電性好、導(dǎo)熱性好、化學(xué)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，比石墨烯輕，除用作鋰離子電池的陽(yáng)極材料外，優(yōu)質(zhì)石墨還可用于燃料電池、太陽(yáng)能電池。電池、半導(dǎo)體、發(fā)光二極管和核反應(yīng)堆。

石墨具有導(dǎo)電率高、插鋰前后層狀結(jié)構(gòu)體積變化小、插鋰容量大、插鋰電位低的優(yōu)點(diǎn)，已成為商用鋰離子電池的主流負(fù)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(yōu)于天然石墨而一度受到生產(chǎn)廠家的青睞，但現(xiàn)在，現(xiàn)代化學(xué)凈化方法的應(yīng)用，使經(jīng)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(jié)晶度、較好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，另外，天然石墨有望降低鋰離子電池的生產(chǎn)成本，達(dá)到相同甚至更好的電池性能。

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

石墨導(dǎo)電性能好，結(jié)晶度高，層狀結(jié)構(gòu)好。它非常適合鋰離子的反復(fù)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(yáng)極材料。LixC6（01）的理論容量為372 mAh/g（x=1）。反應(yīng)式為xli++6c+xe-lixc6。

石墨層間距（d0.34nm）小于LixC6，導(dǎo)致充放電過(guò)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(jī)溶劑分子嵌入石墨層，分解成有機(jī)溶劑，影響電池循環(huán)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(jié)構(gòu)的復(fù)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(yáng)極材料的主流。其理論克容量為372 mAh/g，市場(chǎng)上性能較好的石墨陽(yáng)極材料已達(dá)到360 mAh/g，克容量逐漸趨于極限值，雖然石墨作為負(fù)材料存在著克容量低、循環(huán)偏差大的缺點(diǎn)，但不會(huì)立即被新材料替代。因?yàn)樗母咝詢(xún)r(jià)比。具體原因如下：

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