高能石墨负极材料的优缺点
发布时间：
2022-11-17 10:12
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高能石墨负极材料的优缺点
石墨是由碳原子组成的六方网络平面的层状晶体，属于六方晶体体系，P63/ MC空间群。每层石墨平面的碳原子呈六边形排列，每个碳原子通过SP杂化轨道与相邻的三个碳原子共价键合。碳-碳键长度为0.1421nm。P轨道上的电子使π键离域，使石墨层具有良好的导电性。相邻层中的碳原子不是按自下而上的排列方式堆叠，而是按六边形和菱形的结构排列。首先，高能石墨负极材料的来源丰富。改性后振动密度高。电化学性能稳定。比容可以接近理论容量。
缺点:克容量不足，不能满足动力电池的需求如果纯度不够，副反应多。分层结构的稳定性有待提高。率性能不佳。充放电平台过低。下游需求强劲，石墨供应紧张。石墨负极材料在刚开始充电过程中，在0.8V左右出现一个充电平台，在第二次放电时充电平台消失，为不可逆平台。与嵌石墨复合充电平台无关，与SEI薄膜形成平台有关。
国内新能源热潮兴起，磷、铁、稀有受到芯片被动到库、供不应求的影响，整体负极行业基本排到年底订单，负极材料石墨的需求也在持续改善，且国内拥有多座石墨矿，天然石墨供应相对充裕，但人造石墨供应相对紧张，各企业都在加紧布局石墨产能规划，应对供应短缺。
石墨阳极的形貌对电池的性能有很大的影响，球形石墨颗粒之间的接触表观为不规则石墨颗粒之间的接触，因此阻抗会更大，这是材料设计的一个方向，粒径匹配，并保证颗粒之间的表面接触，增加接触面积和降低接触电阻，从而达到降低极化的目的。而材料本身的包覆状态也会影响负极的性能，通常会包覆一些非晶碳材料，从而提高负极的界面阻抗，提高低温和循环性能。
石墨晶体材料的表面结构分为端面和基面。基面是共轭大平面结构，而端面是大平面的边。端面与基面表面积比变化很大，这与碳材料的类型和制备方法有关。而随着电池能量密度的增加，石墨阳极的容量利用率也逐渐接近理论值，也会越来越高的压实，这就要求石墨阳极的稳定性也要走下去，目前，掺杂和包覆仍是加工的主流方法，后期的改性可以使石墨阳极在循环过程中的结构和表面状态得到保护，循环的稳定性得到增强。
高能石墨负极材料
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