介紹高能石墨負極材料的基本知識

作為鋰離子電池正極材料，四大主材料之一，其比容量和工作電壓直接決定了電池的能量密度和電壓，雖然硅開始逐漸走向工業化，但目前主流的負極材料仍是石墨負極材料，其在反應過程中具有較低的嵌鋰電勢，同時產生嵌鋰中間層化合物而不是負極，因此，避免了的枝晶沉積，大大提高了安全性。作為鋰電四種主要材料的一個主題，我們將通過基礎知識、生產工藝、檢測方法、失效模式分析等方面對高能石墨負極材料有一個系統直觀的了解。今天就簡單介紹一下高能石墨負極材料的基本知識。

高能石墨負極材料主要分為人造石墨和天然石墨，人造石墨根據加工工藝的不同又分為MCMB(間充質碳微球)、軟碳和硬碳，理想的石墨具有層狀結構，每個平面類似于苯環，層間有大的π鍵連接;它有2H六方晶體體系和3R菱形晶體體系。對于理想的石墨，其理論容量為372mAh/g，但在實際的電池設計過程中，一般負極會超過5%-10%，同時在充電過程中在負極表面形成SEI膜形成保護，防止電解液與負極進一步反應，而這種膜的質量將直接影響電池的性能。隨著越來越多的鋰離子嵌入石墨負極(Stage-4-Stage-1)，負極表面顏色逐漸發生變化，從黑色到黑色，再到暗黃色，到金色，石墨負極也完成了C-----LiC12----LiC6的轉化，從而完成了充電過程。

天然石墨的粒徑顆粒不同，粒徑分布廣，未經處理的天然石墨不能直接用作負極材料，需要經過一系列處理后使用，與人造石墨在形貌和粒徑分布上大同小異;一般認為天然石墨容量大，壓實密度高，價格較便宜，但由于粒徑不同，表面缺陷多，與電解液相容性差，副反應多;而人造石墨性能比較均衡，循環性能好，與電解液的相容性也比較好，價格也會比較貴。對于負極材料，我們經常聽到一個方位的概念，也就是所謂的OI值。其尺寸將直接影響負極的電解液浸潤、表面阻抗、高倍率充放電性能，并直接影響負極在循環過程中的膨脹。取向=I (004) /I(110)，可以通過XRD數據計算得到。隨著取向的降低，高倍下的裝藥能力逐漸提高到一個穩定的值。