為什么要用球形石墨？
瀏覽： 發布日期：2024-11-16
負極材料是鋰離子電池的核心材料之一，決定了鋰離子電池的倍率性能，并影響首次充放電效率和電池循環穩定性能。天然石墨負極材料是天然鱗片石墨經過粉碎、球化、分級、純化、表面改性等工序處理制得的，具有價格便宜、儲蓄量大、安全無毒、導電性好等優點。
其中，球形石墨具有良好的導電性、結晶度高、成本低等優勢，以及充放電電位低且平坦、循環壽命長、綠色環保等特點，已逐漸成為鋰離子電池生產用負極材料的換代產品。目前，我國已成功的應用天然鱗片石墨原料開發以適應鋰離子電池生產的負極材料，即球形石墨的改性產品，所以鋰離子電池產業鏈進入了一個嶄新的時代。
為什么要用球形石墨？天然石墨導電性好、結晶度高、具有良好的層狀結構，是目前鋰離子電池應用最多的負極材料。石墨負極一般采用天然鱗片石墨，但存在以下幾個缺點：
①鱗片石墨粉具有較大的比表面積，對負極的首次充放電效率有較大影響；
②石墨的片層結構決定了Li+只能從材料端面嵌入，并逐漸擴散入顆粒內部，由于鱗片石墨的各向異性，Li+擴散路徑較長且不均勻，導致其比容量較低；
③石墨的層間距較小，增加了Li+的擴散阻力，且倍率性能較差，快速充電時Li+易在石墨表面沉積形成鋰枝晶，導致嚴重的安全隱患。
為解決以上問題，需要對石墨進行改性，優化負極材料的性能，目前主要改性方法之一就是球形化處理。球形化的天然石墨材料具有較小的比表面積，更高的振實密度，從而具有更高的首次庫倫效率，更高的可逆充放電容量及更優異的循環穩定性。
怎么得到球形石墨？
球形石墨一般是以優質高碳天然鱗片石墨為原料、采用先進加工工藝對石墨表面進行改性處理，生產的不同細度，形似橢圓球形的石墨產品。
球形石墨加工方式就是把天然鱗片石墨粉通過機械設備蜂巢磨粉碎成適宜的粒度，然后再使用蜂巢磨的空氣壓進行去棱角化的加工處理，使之最終形成橢球形或類球形的外形，同時利用分級裝置將球形顆粒與去棱角化過程中剝離下來的細粉分離開來，便可得到正態分布的球形石墨。
除了使用天然鱗片石墨為原料制備球形石墨外，國內也有研發團隊開發出了人造球形石墨。例如，方大炭素研發團隊以清潔化處理的石墨電極切削粉為原料，利用國內外首創的液相濕法加壓涂層次造粒技術和箱式炭化爐炭化沉積改性技術，開發出低成本高品質環境友好型人造球形石墨負極材料的生產工藝，制備出核殼結構的人造球形石墨負極材料，產品符合國家標準，達到國內領先水平。