石墨负极材料详细介绍PPT(46张)
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石墨负极材料项目技术培训-PPT精选文档
锂离子(Li-ion)电池
锂离子电池是指Li＋嵌入化合物为正、负极的 二次电池。在充放电过程中，Li＋在两个电极 之间往返嵌入和脱嵌，被形象地称为摇椅电池 （Rocking Chair Battery 简称 RCB）。
The Rocking Chair Model Charge
Li+
Li+
Cathode Electrolyte Li+ Li+ Anode
厂的汽车将原来12V的铅酸蓄电池改为36V锂离子电池。锂
Hale Waihona Puke 离子电池作为电动自行车、电动汽车、混合电动汽车的动
力电源也得到了广泛应用。
在航空航天领域、军事应用、微型机电系统、动力负荷
调节系统等方面，锂离子电池正在扮演越来越重要的角色。
二、电池的组成
电池的组成
电极: 活性物质、导电骨架、导电剂和电极粘结剂等
t
disch arg e ch arg e efficiency
cycle
I dt
for I 0
cycle
I dt for I 0
disch arg e ch arg e
Applied current for 20 hrs (C/20):
I20h = 18.6 (mA) x Wact (g)
四、材料检测评价表征
N i
4 .6 - 4 .7 Å
N i(O H
)2
O H
-
N i(O H )2
7 -8 Å
H
2
O
第一层次：颗粒 •颗粒形态 •颗粒大小及分布 •颗粒密度及堆积密度
第二层次：晶粒 •晶粒大小：由XRD 谱图中W1/2计算 •晶粒形态 •晶粒间空隙大小 •比表面积
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。
石墨负极材料详细介绍共47页文档
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
பைடு நூலகம்
石墨负极材料详细介绍
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
石墨简单介绍PPT-PPT课件
石墨新用途: 随着科学技术的不断发展，人们对石墨也开发了许多新用途。 柔性石墨制品：柔性石墨又称膨胀石墨，是70年代开发的一种新的石 墨制品。美国研究成功柔性石墨密封材料，解决了原子能阀门泄漏问题， 随后德、日、法也开始研制生产。这种产品除具有天然石墨所具有的特 性外，还具有特殊的柔性和弹性。
因此，是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能等工业领 域。国际市场需求量逐年增长。
常温下单质碳的化学性质比较稳定，不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂；不 同高温下与氧反应燃烧，生成二氧化碳或一氧化碳；在卤素（F2、CL2、Br2、I2） 中只有氟能与单质碳直接反应；在加热下，单质碳较易被酸氧化；在高温下，碳 还能与许多金属反应，生成金属碳化物。碳具有还原性，在高温下可以冶炼金属。 石墨是碳质元素结晶矿物，它的结晶格架为六边形层状结构。石墨与金刚石、碳 60、碳纳米管等都是碳元素的单质，它们石墨
Company Logo
三 、石墨的特殊性质
石墨由于其特殊结构，而具有如下特殊性质：
1） 耐高温型：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。
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二 、石墨的分类
石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物， 具有不同的工业价值和用途。工业上，根据结晶形态不同，将天然石墨 分为三类。
1．致密结晶状石墨 致密结晶状石墨又叫块状石墨。此类石墨结晶明显晶体肉眼可见。颗 粒直径大于0．1毫米。晶体排列杂乱无章，呈致密块状构造。这种：石 墨的特点是品位很高，一般含碳量为60~65％，有时达80~98％，但 其可塑性和滑腻性不如鳞片石墨好。 2．鳞片石墨 石墨晶体呈鳞片状；这是在高强度的压力下变质而成的，有大鳞片和 细鳞片之分。是自然界中可浮性最好的矿石之一，经过多磨多选可得高 品位石墨精矿。这类石墨的可浮性、润滑性、可塑性均比其他类型石墨 优越；因此它的工业价值最大。 3．隐晶质石墨 隐品质石墨又称非晶质石墨或土状石墨，这种石墨的晶体直径一般小 于1微米，是微晶石墨的集合体，只有在电子显微镜下才能见到晶形。此 类石墨的特点是表面呈土状，缺乏光泽，润滑性也差。品位较高。一般 的60~80％。少数高达90％以上。矿石可选性较差。
因此，是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能等工业领 域。国际市场需求量逐年增长。
常温下单质碳的化学性质比较稳定，不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂；不 同高温下与氧反应燃烧，生成二氧化碳或一氧化碳；在卤素（F2、CL2、Br2、I2） 中只有氟能与单质碳直接反应；在加热下，单质碳较易被酸氧化；在高温下，碳 还能与许多金属反应，生成金属碳化物。碳具有还原性，在高温下可以冶炼金属。 石墨是碳质元素结晶矿物，它的结晶格架为六边形层状结构。石墨与金刚石、碳 60、碳纳米管等都是碳元素的单质，它们石墨
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三 、石墨的特殊性质
石墨由于其特殊结构，而具有如下特殊性质：
1） 耐高温型：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。
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二 、石墨的分类
石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物， 具有不同的工业价值和用途。工业上，根据结晶形态不同，将天然石墨 分为三类。
1．致密结晶状石墨 致密结晶状石墨又叫块状石墨。此类石墨结晶明显晶体肉眼可见。颗 粒直径大于0．1毫米。晶体排列杂乱无章，呈致密块状构造。这种：石 墨的特点是品位很高，一般含碳量为60~65％，有时达80~98％，但 其可塑性和滑腻性不如鳞片石墨好。 2．鳞片石墨 石墨晶体呈鳞片状；这是在高强度的压力下变质而成的，有大鳞片和 细鳞片之分。是自然界中可浮性最好的矿石之一，经过多磨多选可得高 品位石墨精矿。这类石墨的可浮性、润滑性、可塑性均比其他类型石墨 优越；因此它的工业价值最大。 3．隐晶质石墨 隐品质石墨又称非晶质石墨或土状石墨，这种石墨的晶体直径一般小 于1微米，是微晶石墨的集合体，只有在电子显微镜下才能见到晶形。此 类石墨的特点是表面呈土状，缺乏光泽，润滑性也差。品位较高。一般 的60~80％。少数高达90％以上。矿石可选性较差。
石墨负极材料详细介绍
第二章 锂电负极材料的发展和现状
❖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 。
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•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
•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。
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•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。
书山有路勤为径， 学海无涯苦作舟
•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。
石墨负极材料项目技术培训
石墨/碳纳米管复合材料
将碳纳米管与石墨负极材料复合，提高其比表面积和电化学反应活 性。
石墨/聚合物复合材料
将聚合物与石墨负极材料复合，改善其机械稳定性和体积能量密度。
04 石墨负极材料的市场前景 与趋势
全球石墨负极材料市场现状
市场规模
全球石墨负极材料市场规模持续增长，随着电动汽车和储能市场的 快速发展，需求量不断攀升。
石墨负极材料项目技术培训
目 录
• 石墨负极材料概述 • 石墨负极材料的生产工艺 • 石墨负极材料的性能优化 • 石墨负极材料的市场前景与趋势 • 石墨负极材料的技术培训与交流
01 石墨负极材料概述
石墨负极材料的定义与特性
石墨负极材料定义
石墨负极材料是指用作锂离子电 池负极的碳质材料，主要包括天 然石墨、人造石墨和石墨化碳纤 维等。
02 石墨负极材料的生产工艺
原材料的选择与处理
01
02
03
石墨矿石
选择高纯度、高结晶度的 石墨矿石，确保原材料的 质量。
化学试剂
选用符合规格的化学试剂， 确保生产过程中杂质和有 害物质的去除。
物理处理
对原材料进行破碎、磨粉、 筛分等物理处理，以满足 后续工艺的需求。
石墨化工艺流程
预处理
对石墨粉进行预处理，如干燥、混合等，以提高石墨 化效果。
通过表面涂层、化学气相沉积等方法改善石墨负极材料的表面形 态和结构，提高其电化学性能。
掺杂改性
通过掺杂其他元素改善石墨负极材料的晶体结构和电化学性能。
纳米结构改性
通过制备纳米结构石墨负极材料，提高其比表面积和电化学反应 活性。
石墨负极材料的复合材料
石墨/金属复合材料
将金属纳米颗粒或纳米线与石墨负极材料复合，提高其电导率和 倍率性能。
将碳纳米管与石墨负极材料复合，提高其比表面积和电化学反应活 性。
石墨/聚合物复合材料
将聚合物与石墨负极材料复合，改善其机械稳定性和体积能量密度。
04 石墨负极材料的市场前景 与趋势
全球石墨负极材料市场现状
市场规模
全球石墨负极材料市场规模持续增长，随着电动汽车和储能市场的 快速发展，需求量不断攀升。
石墨负极材料项目技术培训
目 录
• 石墨负极材料概述 • 石墨负极材料的生产工艺 • 石墨负极材料的性能优化 • 石墨负极材料的市场前景与趋势 • 石墨负极材料的技术培训与交流
01 石墨负极材料概述
石墨负极材料的定义与特性
石墨负极材料定义
石墨负极材料是指用作锂离子电 池负极的碳质材料，主要包括天 然石墨、人造石墨和石墨化碳纤 维等。
02 石墨负极材料的生产工艺
原材料的选择与处理
01
02
03
石墨矿石
选择高纯度、高结晶度的 石墨矿石，确保原材料的 质量。
化学试剂
选用符合规格的化学试剂， 确保生产过程中杂质和有 害物质的去除。
物理处理
对原材料进行破碎、磨粉、 筛分等物理处理，以满足 后续工艺的需求。
石墨化工艺流程
预处理
对石墨粉进行预处理，如干燥、混合等，以提高石墨 化效果。
通过表面涂层、化学气相沉积等方法改善石墨负极材料的表面形 态和结构，提高其电化学性能。
掺杂改性
通过掺杂其他元素改善石墨负极材料的晶体结构和电化学性能。
纳米结构改性
通过制备纳米结构石墨负极材料，提高其比表面积和电化学反应 活性。
石墨负极材料的复合材料
石墨/金属复合材料
将金属纳米颗粒或纳米线与石墨负极材料复合，提高其电导率和 倍率性能。
贝特瑞石墨负极材料介绍课件
经过多次充放电循环，性能衰减缓慢，使用寿命 长。
成本较低
相对于其他负极材料，贝特瑞石墨负极材料的成 本较低，具有较高的性价比。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
贝特瑞石墨负极材料的 生产工艺
原料选择与处理
原料选择
选用优质天然石墨矿石，确保石墨含 量高、杂质少。
原料处理
对石墨矿石进行破碎、磨粉、筛分等 预处理，为后续工艺做好准备。
石墨化处理工艺
石墨化原理
在高温高压环境下，通过热解碳化使石墨晶格结构趋于完善 ，提高石墨的导电性能和稳定性。
石墨化过程
控制温度、压力和时间等参数，确保石墨化效果达到最佳。
表面改性处理
表面改性目的
提高石墨负极材料的电化学性能和循环寿命，降低电池内阻。
储能领域
• 储能技术是实现可再生能源利用和智能电网建设的重要支撑 。贝特瑞石墨负极材料具有高能量密度、长循环寿命和安全 性能高等特点，在储能领域的应用前景广阔。例如，可以将 贝特瑞石墨负极材料应用于储能电池、超级电容器等储能器 件中，提高其性能和寿命。
其他领域
• 除了上述领域外，贝特瑞石墨负极材料还可以应用于航空航 天、军事、医疗等领域。例如，在航空航天领域，贝特瑞石 墨负极材料的高能量密度和轻量化特点可以应用于卫星电源 和航空器电源系统；在军事领域，贝特瑞石墨负极材料的优 异性能可以提高武器装备的能量供应和作战能力；在医疗领 域，贝特瑞石墨负极材料可以应用于便携式医疗电子设备和 植入式医疗器械等领域。
在动力电池领域，贝特瑞石墨负极材料也得到了广泛应用。 由于其良好的倍率性能和循环寿命，贝特瑞石墨负极材料已 成为电动汽车、混合动力汽车和插电式混合动力汽车等新能 源汽车动力电池的主要负极材料之一。
成本较低
相对于其他负极材料，贝特瑞石墨负极材料的成 本较低，具有较高的性价比。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
贝特瑞石墨负极材料的 生产工艺
原料选择与处理
原料选择
选用优质天然石墨矿石，确保石墨含 量高、杂质少。
原料处理
对石墨矿石进行破碎、磨粉、筛分等 预处理，为后续工艺做好准备。
石墨化处理工艺
石墨化原理
在高温高压环境下，通过热解碳化使石墨晶格结构趋于完善 ，提高石墨的导电性能和稳定性。
石墨化过程
控制温度、压力和时间等参数，确保石墨化效果达到最佳。
表面改性处理
表面改性目的
提高石墨负极材料的电化学性能和循环寿命，降低电池内阻。
储能领域
• 储能技术是实现可再生能源利用和智能电网建设的重要支撑 。贝特瑞石墨负极材料具有高能量密度、长循环寿命和安全 性能高等特点，在储能领域的应用前景广阔。例如，可以将 贝特瑞石墨负极材料应用于储能电池、超级电容器等储能器 件中，提高其性能和寿命。
其他领域
• 除了上述领域外，贝特瑞石墨负极材料还可以应用于航空航 天、军事、医疗等领域。例如，在航空航天领域，贝特瑞石 墨负极材料的高能量密度和轻量化特点可以应用于卫星电源 和航空器电源系统；在军事领域，贝特瑞石墨负极材料的优 异性能可以提高武器装备的能量供应和作战能力；在医疗领 域，贝特瑞石墨负极材料可以应用于便携式医疗电子设备和 植入式医疗器械等领域。
在动力电池领域，贝特瑞石墨负极材料也得到了广泛应用。 由于其良好的倍率性能和循环寿命，贝特瑞石墨负极材料已 成为电动汽车、混合动力汽车和插电式混合动力汽车等新能 源汽车动力电池的主要负极材料之一。
贝特瑞石墨负极材料介绍
BTR NEW ENERGY MATERIAILS INS.
4.5 吸液性能的测试
高压实下良好的吸液性能Fra bibliotek12.0
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
1.55
1.65
1.75
极片压实比 g/cm3 注：
1. 极片双面面密度 206g/cm3
2. CMC：1.3%，SBR：2.0%，SP：2%
吸液时间 min
1.85
BTR NEW ENERGY MATERIAILS INS.
4.6 循环性能
常温下，表现出优异的循环性能
105.0%
100.0%
95.0%
90.0%
85.0%
80.0% 75.0% 70.0%
S3012A电解液 100周:99.1% TC-E231H电解液100周:92.5%
65.0%
60.0%
BTR NEW ENERGY MATERIAILS INS.
3.1 模拟电池测试条件与结果
模拟电池测试为制作成2430型电池， 测试条件如下： 1、电解液：1M-LiPF6 EC/DMC/EMC 2、粘结剂：PVDF：5% 3、导电剂：Super-P ：3% 4、对电极：纯锂片 5、充放电制度
（A）恒流放电（0.3mA，0.001V） （B）静置（1min） （C）恒流充电（0.3mA，2.000V）
≥ 93.0
GB/T 18287-2000 蜂
Half-Cell Evaluation
窝电池锂离子电池
总规范
≤50
PE ICP Thermo AAS
---
BTR NEW ENERGY MATERIAILS INS.
4.5 吸液性能的测试
高压实下良好的吸液性能Fra bibliotek12.0
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
1.55
1.65
1.75
极片压实比 g/cm3 注：
1. 极片双面面密度 206g/cm3
2. CMC：1.3%，SBR：2.0%，SP：2%
吸液时间 min
1.85
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4.6 循环性能
常温下，表现出优异的循环性能
105.0%
100.0%
95.0%
90.0%
85.0%
80.0% 75.0% 70.0%
S3012A电解液 100周:99.1% TC-E231H电解液100周:92.5%
65.0%
60.0%
BTR NEW ENERGY MATERIAILS INS.
3.1 模拟电池测试条件与结果
模拟电池测试为制作成2430型电池， 测试条件如下： 1、电解液：1M-LiPF6 EC/DMC/EMC 2、粘结剂：PVDF：5% 3、导电剂：Super-P ：3% 4、对电极：纯锂片 5、充放电制度
（A）恒流放电（0.3mA，0.001V） （B）静置（1min） （C）恒流充电（0.3mA，2.000V）
≥ 93.0
GB/T 18287-2000 蜂
Half-Cell Evaluation
窝电池锂离子电池
总规范
≤50
PE ICP Thermo AAS
---
BTR NEW ENERGY MATERIAILS INS.
石墨负极材料详细说明
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）。
❖大容量动力电池的的应用，加大了对电池材料，尤
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
分类
天然石墨可以分为晶质石墨和微晶石 墨两类。晶质石墨结晶较好，是含碳 质的岩石经长期地质作用变质的矿物， 呈明显的片状或板状，又称鳞片石墨； 微质结晶矿构石物，墨也一称般无呈定微形晶石集墨合、体土，状是石煤墨变、 隐晶石墨。
除石石组天墨墨成然是属的石一于六墨种六角之 用 方 网外 炭 晶 状还 素 系 平有 材 ， 面人 料 其 规造 （ 晶 则体石 如 堆是墨 石 砌由，油而碳人焦成原造、，子具
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。
完整石墨晶体的一些结构参数
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）。
❖大容量动力电池的的应用，加大了对电池材料，尤
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
分类
天然石墨可以分为晶质石墨和微晶石 墨两类。晶质石墨结晶较好，是含碳 质的岩石经长期地质作用变质的矿物， 呈明显的片状或板状，又称鳞片石墨； 微质结晶矿构石物，墨也一称般无呈定微形晶石集墨合、体土，状是石煤墨变、 隐晶石墨。
除石石组天墨墨成然是属的石一于六墨种六角之 用 方 网外 炭 晶 状还 素 系 平有 材 ， 面人 料 其 规造 （ 晶 则体石 如 堆是墨 石 砌由，油而碳人焦成原造、，子具
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。
完整石墨晶体的一些结构参数
负极石墨
CGP-6
1 . 概述
CGP-6是以人造石墨为原料，经过一系列机械化学处理而成的人造石墨类锂离子电池负极材料。
力求满足客户对于更高的性价比的负极材料的要求。
着重改善人造石墨负极材料的重量比容量和体积比容量以及加工性能。
其主要特点是： 1、放电容量较高 2、突出的电池制造工艺适应性
3、循环寿命长
4、具有更好的性价比
适用范围：CGP-6特别适用于中高功率动力型电池，是动力型电池负极材料的极好选择，同时也可应用于普通型钢铝壳、液态软包装等电池。
2 .生产工艺过程
3 .产品扫描电镜照片
4 . 产品性能参数
4.1 CGP-6的技术指标
CGP-6技术指标
检验项目指标典型值
, μm 10.0～30.0 18.06 粒径D
50
真密度, g/cm3≥2.15 2.17
灰份 , % <0.15 0.06
振实密度, g/cm3≥0.850.90
比表面积, m2/g ≤5 4.3
首次放电容量，mAh/g ≥330.0338.4 电化学性能
首次放电效率,% ≥91.092.1 注：粒径和粒度分布可按用户需要进行调整
4.2 CGP-6的充放电曲线
5 .产品包装：
本产品采用内衬聚乙烯塑料袋的纸桶包装，25公斤/桶。
6 .注意事项：
本产品属炭素材料，无毒无味，为避免受潮应存放于干燥通风处。
在使用时工作
人员应佩带防尘口罩避免吸入粉尘颗粒。
锂离子电池负极材料-石墨的改性分析.36页PPT
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
61、奢侈是舒适的，否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学，如日出之阳；壮而好学 ，如日 中之光 ；志而 好学， 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也，匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里，与其说好 的教师 是幸福 ，不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战，就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
谢谢！
锂离子电池负极材料-石墨的改性分析.
6
、
露
凝
无游氛，天高风景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
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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
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
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。
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)
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
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
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。
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。
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。
除天然石墨之外还有人造石墨，人造石墨是一种用炭素材料（如石油 焦、沥青焦、针状焦）为原料经热干馏加工而成。
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。
储量丰富
我国是世界上石墨储量最丰富的国家，也是第一生产大国和出口 大国，在世界石墨行业中占有重要地位。据我国国土资源部统计 资料显示，我国晶质石墨储量3085万吨，基础储量5280万吨；隐 晶质石墨储量1358万吨，基础储量2371万吨，中国石墨储量占世 界的70%以上。
分类
天然石墨可以分为晶质石墨和微晶石墨两类。晶质石墨结晶较好，是 含碳质的岩石经长期地质作用变质的矿物，呈明显的片状或板状，又 称鳞片石墨；微晶石墨一般呈微晶集合体，是煤变质矿物，也称无定 形石墨、土状石墨、隐晶石墨。
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。
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。
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
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
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
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
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。
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)
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
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
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。
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。
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。
除天然石墨之外还有人造石墨，人造石墨是一种用炭素材料（如石油 焦、沥青焦、针状焦）为原料经热干馏加工而成。
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。
储量丰富
我国是世界上石墨储量最丰富的国家，也是第一生产大国和出口 大国，在世界石墨行业中占有重要地位。据我国国土资源部统计 资料显示，我国晶质石墨储量3085万吨，基础储量5280万吨；隐 晶质石墨储量1358万吨，基础储量2371万吨，中国石墨储量占世 界的70%以上。
分类
天然石墨可以分为晶质石墨和微晶石墨两类。晶质石墨结晶较好，是 含碳质的岩石经长期地质作用变质的矿物，呈明显的片状或板状，又 称鳞片石墨；微晶石墨一般呈微晶集合体，是煤变质矿物，也称无定 形石墨、土状石墨、隐晶石墨。
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。
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。
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
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