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。
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、石墨世界著名产地：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。
锂离子电池用石墨负极材料及其设备制作方法与制作流程
锂离子电池用石墨负极材料及其设备制作方法与制作流程锂离子电池是一种重要的储能装置，具有高能量密度、长循环寿命和低自放电等特点。
石墨作为锂离子电池的负极材料，具有良好的导电性、稳定的化学性质和较大的比表面积，被广泛应用于锂离子电池中。
下面将介绍石墨负极材料的制作方法及其制作流程。
石墨负极材料的制作方法主要包括石墨烯还原法、溶液浸渍法和化学气相沉积法等。
其中，石墨烯还原法是制备石墨负极材料的一种常用方法，具体制作流程如下：1.原料准备：准备氧化石墨、还原剂和溶剂。
其中，氧化石墨是石墨的初始形式，还原剂用于还原氧化石墨形成石墨烯，溶剂用于形成均匀的溶液。
2.溶液制备：将适量的氧化石墨加入溶剂中，搅拌使其均匀分散，并加入适量的还原剂。
控制溶液的浓度和温度，以达到最佳的反应条件。
3.石墨烯还原：将加入还原剂的溶液进行热处理，通常使用高温热处理或化学还原的方式。
在适当的温度和时间下，还原剂将还原氧化石墨形成石墨烯。
4.石墨烯清洗：将还原后的石墨烯进行过滤、洗涤和干燥等处理，以去除多余的溶剂和杂质。
此步骤可重复进行多次，以获得更纯净的石墨烯。
5.石墨烯负极材料制备：将石墨烯与适量的粘结剂和导电剂混合，通过压制、成型和烘干等工艺制备成石墨负极材料。
其中，粘结剂可提高石墨材料的粘结度和机械强度，导电剂可提高电子传导性。
6.石墨负极材料的包覆：将制备好的石墨负极材料进行包覆处理，以提高电池的循环寿命和稳定性。
包覆材料通常为氧化物或碳酸盐等。
上述制作流程是石墨负极材料的一种常用方法，实际生产中可以根据特定要求和条件进行调整和改进。
通过合理的制作方法和制作流程，可以获得具有较高性能的石墨负极材料，提高锂离子电池的性能和寿命。
石墨 负极材料
石墨负极材料
石墨是目前作为锂离子电池负极材料的一种常用选择。
相比于其他材料，石墨具有许多优势。
首先，它有很高的导电性能和电化学稳定性，因此可以大幅提高锂离子电池的性能和稳定性。
其次，石墨的比能量高、容量大，可依据化学反应来进行电化学储能，具有长循环寿命和
优异的功率性能。
因此，石墨材料在市场上得到了广泛应用。
石墨作为锂离子电池负极材料的一个缺点是容易发生自燃爆炸。
这是
因为当锂离子在石墨上嵌入和脱出时，会引起石墨层的体积改变，从
而导致石墨材料容易产生机械应力和热量累积。
如果石墨材料内部存
在缺陷或表面积分不均匀，这些机械应力和热量就会引发内部短路和
氧化反应，最终导致自燃爆炸。
为了克服这个问题，科研人员已经研究出了很多方法。
一种方法是通
过控制石墨的结构和化学组成来改善其性能。
例如，有人研究了石墨
的层数、晶体结构、表面官能团等对其电化学性能的影响，并通过对
石墨进行表面处理、碳纳米管改性等手段改善了其性能。
此外，也有
人利用新型负极材料开展了混合储能的研究，以进一步提高锂离子电
池的安全性和储能密度。
总的来说，石墨作为锂离子电池负极材料，虽然存在自燃爆炸的风险，
但仍然是市场上最常用的负极材料之一。
为了提高其性能和安全性，科研人员已经开展了大量研究工作，并相继取得了一些成功的实验结果。
未来，随着科技的不断发展，相信会有更多的新型材料出现，为锂离子电池的发展提供更加可靠的支撑。
石墨球形化工艺进展及设备应用现状分析
石墨球形化工艺进展及设备应用现状分析徐鹏金/文【摘要】天然石墨深加工产品尤其是高纯球形石墨产品（固定碳品位99.9％以上的球形化石墨）被作为高新材料应用到电池电极中，使其价值倍增，助推了新能源汽车等行业的发展。
而石墨球形化是生产高纯球形石墨产品的关键技术。
本文对天然石墨为什么球形化、球形化的工艺、机理、球形化设备应用现状等进行了概述。
【关键词】石墨；球形化；工艺；设备1.天然石墨为什么要球形化？球形石墨属于石墨产品中的高附加值深加工产品，具有粒度分布集中、振实密度大、比表面积小与品质稳定等特点，是目前较为理想的锂电池负极材料，在新能源领域具有广阔的应用前景。
天然石墨导电性好、结晶度高、具有良好的层状结构，是目前锂离子电池应用最多的负极材料。
石墨负极一般采用天然鳞片石墨，但存在以下几个缺点：（1）鳞片石墨粉具有较大的比表面积，对负极的首次充放电效率有较大影响；（2）石墨的片层结构决定了Li +只能从材料端面嵌入，并逐渐扩散入颗粒内部，由于鳞片石墨的各向异性，Li +扩散路径较长且不均匀，导致其比容量较低；（3）石墨的层间距较小，增加了Li +的扩散阻力，且倍率性能较差，快速充电时Li +易在石墨表面沉积形成锂枝晶，导致严重的安全隐患[1]。
为解决以上鳞片石墨固有的缺点，需要对石墨进行改性，优化负极材料的性能，目前主要改性方法之一就是球形化处理。
球形化的天然石墨材料具有较小的比表面积，更高的振实密度，从而具有更高的首次库伦效率，更高的可逆充放电容量及更优异的循环稳定性。
2.天然石墨球形化机理及工艺2.1天然石墨球形化机理目前国内外各球形石墨产商主要使用机械力法对天然石墨进行球形化处理，通过机械作用产生的碰撞、摩擦和剪切等一系列作用力使石墨颗粒发生塑性变形以及颗粒吸附，得到球形石墨成品。
生产球形石墨主要以优质高碳天然鳞片石墨为主。
天然鳞片石墨颗粒呈片状结构，在球形化过程中主要发生片状弯曲的塑性变形。
首先是大片状颗粒折叠弯曲，逐渐被冲击成球状或者类球状，成为球形颗粒的主核；由片状石墨破碎产生或是原料中本就含有的微细颗粒附着在主核上；之后在冲击力不断的作用下，微细颗粒固定或者嵌入在主核表面，不断紧实，最终形成球形石墨颗粒[2]。
锂离子电池用石墨负极材料改性研究进展
锂离子电池用石墨负极材料改性研究进展一、概述锂离子电池作为当代能源存储技术的代表，其性能优化和成本降低一直是科研和产业界关注的焦点。
负极材料作为锂离子电池的重要组成部分，其性能直接决定了电池的整体性能。
石墨材料以其稳定性高、导电性好、来源广等优点，成为目前较为理想的锂电池负极材料。
天然石墨负极在比容量及倍率性能上仍存在不足，难以满足高性能负极材料的需求。
对石墨负极材料进行改性研究，以提高其性能，具有重要的理论和实际意义。
研究者们针对石墨负极材料的改性进行了大量研究，探索了多种改性方法。
这些方法主要包括球形化处理、表面处理、掺杂改性等，旨在改善石墨负极材料的结构、形貌和电化学性能。
球形化处理可以优化石墨的形貌，使其更接近各向同性，从而提高比容量；表面处理则通过改变石墨表面的化学性质，提高首次充放电效率；掺杂改性则通过引入其他元素或化合物，提高石墨的导电性和稳定性。
单一的改性方法往往难以达到理想的改性效果，研究者们开始探索多种方法协同改性的可能性。
通过多种方法协同改性，可以综合提高石墨负极材料的性能，使其在比容量、倍率性能、循环稳定性等方面都有显著提升。
随着科技的不断发展，新型的改性方法和技术也不断涌现。
近年来兴起的纳米技术、复合材料技术等，为石墨负极材料的改性提供了新的思路和方法。
这些新技术和新方法的应用，有望为锂离子电池用石墨负极材料的改性研究带来新的突破。
锂离子电池用石墨负极材料的改性研究是一个持续且深入的领域。
通过对石墨负极材料进行改性，可以有效提高其性能，推动锂离子电池技术的发展和应用。
随着研究的深入和新技术的不断涌现，石墨负极材料的性能将得到进一步提升，为锂离子电池的发展和应用提供更加坚实的基础。
1. 锂离子电池的重要性及应用领域锂离子电池，作为当代最重要的能源储存设备之一，其重要性在科技发展和日常生活中日益凸显。
它凭借高能量密度、长寿命、无记忆效应以及快速充电能力等诸多优点，已经成为新能源汽车、消费电子产品、能源存储系统以及航天航空等众多领域不可或缺的核心部件。
石墨负极材料、制备方法及锂离子电池[发明专利]
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610626244.X(22)申请日 2016.08.03(71)申请人 深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司地址 518106 广东省深圳市光明新区公明办事处西田社区高新技术工业园第1、2、3、4、5、6栋、7栋A、7栋B、8栋(72)发明人 周海辉 付健 王祥瑞 岳敏 (74)专利代理机构 深圳市港湾知识产权代理有限公司 44258代理人 刘向英(51)Int.Cl.H01M 4/587(2010.01)H01M 10/0525(2010.01)C01B 31/04(2006.01)(54)发明名称石墨负极材料、制备方法及锂离子电池(57)摘要本发明提供了一种石墨负极材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：步骤S1，将天然球形石墨、沥青混合，混合均匀后在预设压强下加热浸渍，沥青软化流动填充至天然球型石墨内部孔隙，冷却后得到中间产物；步骤S2，将中间产物石墨化，再经过粉碎、分级得到石墨负极材料。
上述石墨负极材料的制备方法通过沥青借助于高温软化流动填充石墨颗粒内部孔隙，经石墨化获得循环性能优异的石墨负极材料，工艺简单，成本低廉，具有较高实用性。
本发明还提供一种由所述制备方法制得的石墨负极材料，及一种应用所述石墨负极材料的锂离子电池。
权利要求书1页 说明书6页 附图2页CN 106169584 A 2016.11.30C N 106169584A1.一种石墨负极材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1，将天然球形石墨、沥青混合，混合均匀后在预设压强下加热浸渍，沥青软化流动填充至天然球型石墨内部孔隙，冷却后得到中间产物；步骤S2，将中间产物石墨化，再经过粉碎、分级得到石墨负极材料，石墨化的温度为2800-3200℃。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤S3，对所述石墨负极材料进行碳包覆处理和碳化处理，得到改性的石墨负极材料。
酚醛树脂包覆氧化天然石墨作为锂离子电池负极材料
．，
Ｊａ ｇ ｕ ｒｖｎｅＰ Ｒ Ｃ ｉａ ｉｎ ｓ Ｐ ｏ ｉ ， ． ｈｎ ） ｃ
Ａｂｓ ｒ ｃ ： Ａ ｏ ｅ ｓ ｅ Ｉ ｔｕ ｔ ｒ ｆ ｈ ａ ｂ ｎ ｃ ａ ｅ ａ ｕｒ Ｉ ａ ｈｉ ｘｄ ｏ ｐ ｓ ｔ ｓ ｓ ｃ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔａ ｔ ｃ ｒ － ｈ ｌ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ｅ ｃ ｒ ｏ － ｏ ｔ ｄ ｎ ｔ ａ ｔ ｇｒ ｐ ｔ ｏ ｉｅ ｃ ｍ ｏ ｉ ｗａ ｕ ｃ ｓ ｆ ｌ ｅ ｅ ｙ ｐ ｅｐ ｒ ．Ｎａ ｕ ａＩ ｒ ｐ ｉ ｓ ｉ ｉａｌ ｘ ｄ ｚ ｄ ｕ ｉ ｇ ｃ ｎ ｅ ｔａ ｅ ｕｆ ｒ ｃｄ ａ ｄ ｔ ｅ ａｒ ｏｎ ｃ ａ ｅ ｒ ａ ｅｄ ｔ ｒ ａ ｈｔ ｗａ ｎ ｔ ｌ ｏ ｉ ｉｅ ｓｎ ｏ ｃ ｎ ｒ ｔ ｄ ｓ ｌ ｉ ａ ｉ ｎ ｈ ｎ ｃ ｂ ｏ ｔ ｄ ｇ ｅ ｉ ｙ ｕ ｃ
锂离子电池负极材料 石墨
锂离子电池负极材料石墨锂离子电池是一种常见的二次电池，广泛应用于移动电力设备和电动车辆行业。
锂离子电池的负极材料对其性能和寿命有着重要的影响。
目前，石墨是锂离子电池最常用的负极材料之一。
石墨作为一种碳负极材料，具有良好的电导率、化学稳定性和储锂能力，并且价格相对较低。
因此，石墨在锂离子电池中被广泛使用。
首先，石墨的良好电导率是它成为锂离子电池负极材料的重要原因之一。
电导率决定着电池的充放电速率和其性能。
石墨具有良好的电导率，可以快速传导电荷，提高电池的充放电速率，从而提高锂离子电池的性能。
其次，石墨的化学稳定性为锂离子电池的可靠性提供了保障。
在充放电过程中，锂离子有可能与电解液中的溶剂发生反应，导致电池效率下降或者出现安全隐患。
石墨具有较高的化学稳定性，能够抵抗电解液中的溶剂侵蚀，延长电池的寿命。
此外，石墨具有良好的储锂能力。
锂离子在充放电过程中嵌入和脱嵌到石墨层的结构中，具有较高的嵌入/脱嵌效率。
石墨的晶体结构具有层状结构，其中的碳原子层可以与锂离子发生反应形成锂碳化物。
这种锂碳化物的形成和分解过程较为可逆，使得石墨负极材料能够实现高效的锂离子储存和释放。
然而，石墨作为锂离子电池负极材料也存在一些问题。
首先，石墨的比容量相对较低，导致锂离子电池的能量密度不高。
为了提高电池的能量密度，需要进一步改进石墨的结构和性能。
其次，石墨的充放电循环稳定性相对较差。
长时间的充放电循环会导致石墨层的脱嵌和嵌入效率下降，从而降低电池的容量和性能。
此外，石墨在高温和低温环境下的性能也存在一定的问题。
为了克服石墨负极材料存在的问题，科学家们正在不断研究和开发新的负极材料。
新材料的设计目标是具有较高的比容量、良好的循环稳定性和适应性，以提高锂离子电池的能量密度和循环寿命。
例如，硅是一种有潜力替代石墨的负极材料。
硅具有较高的比容量，可以嵌入更多的锂离子，从而提高电池的能量密度。
然而，硅的体积膨胀率较大，在充放电过程中容易导致电极的结构破坏。
石墨 负极 副反应
石墨负极副反应
石墨作为锂离子电池的负极材料，主要反应是锂离子插入和嵌入石墨层间结构中。
但在实
际使用过程中，还会发生一些副反应。
1. 锂金属析出：在特定条件下（如充电过程中过高的电流密度），锂离子可能会还原成锂金属，在石墨表面析出形成锂金属颗粒。
这种现象称为锂金属析出，会导致电池容量损失、自放电、
安全问题等。
2. 电解液分解：锂离子电池的电解液通常由有机溶剂和锂盐组成。
在高温、高电压、长时间使
用或不当操作下，电解液会发生分解反应，产生气体、热量和腐蚀性物质等，进而导致电池内
部压力升高、电解液损失和电池性能下降。
3. 动力学限制：由于石墨的导电性较差，锂离子在石墨层间插入和嵌入的速率相对较慢，尤其
在充电过程中。
这种动力学限制会导致锂离子在石墨表面聚集和形成团簇，影响电池的循环寿
命和功率特性。
以上是石墨负极材料在锂离子电池中可能出现的一些副反应。
为了减少这些副反应对电池性能
的影响，需要通过优化电池设计、改进电解液配方和石墨材料制备等手段来提高电池性能和循
环寿命。
天然石墨负极材料研究背景
天然石墨负极材料研究背景（原创实用版）目录1.天然石墨负极材料的研究背景2.天然石墨负极材料的特点和优势3.天然石墨负极材料的应用领域4.天然石墨负极材料的研究现状及发展趋势正文天然石墨负极材料研究背景随着全球能源需求的不断增长，可再生能源和绿色能源的开发与应用已成为当今世界发展的重要趋势。
其中，锂离子电池作为一种绿色、高效的能源存储设备，已在便携式电子设备、电动汽车和储能系统等领域得到广泛应用。
锂离子电池的性能主要取决于正负极材料的性能，而负极材料尤其是天然石墨负极材料，已成为当前研究的热点。
天然石墨负极材料的特点和优势天然石墨负极材料具有以下特点和优势：首先，天然石墨资源丰富，成本较低，有利于降低锂离子电池的生产成本。
其次，天然石墨具有较高的导电性和良好的机械性能，能够提高锂离子电池的充放电效率和循环寿命。
此外，天然石墨负极材料在环境友好性方面也具有一定优势，其生产和应用过程相对较少产生有害物质。
天然石墨负极材料的应用领域天然石墨负极材料广泛应用于锂离子电池领域，尤其是新能源汽车、便携式电子产品和储能系统等方面。
随着电动汽车市场的快速增长，对锂离子电池的需求也日益增加，这为天然石墨负极材料提供了广阔的市场空间。
天然石墨负极材料的研究现状及发展趋势目前，天然石墨负极材料的研究主要集中在提高其能量密度、循环寿命和倍率性能等方面。
此外，针对天然石墨负极材料在实际应用过程中存在的不足，如循环寿命较低、一致性较差等问题，研究者们也在努力寻求解决方案，包括通过改性、复合等手段来提高其性能。
综上所述，天然石墨负极材料在锂离子电池领域具有广泛的应用前景，但其研究仍处于不断发展和完善之中。
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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.
本文链接：/Thesis_Y1466614.aspx
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下载时间：2010年9月10日。