中國粉體網(wǎng)訊 石墨負(fù)極材料的技術(shù)指標(biāo)眾多,，且難以兼顧，主要包括比表面積,、粒度分布,、振實(shí)密度,、壓實(shí)密度、真密度,、首次充放電比容量,、首次效率等,。除此之外,，還有電化學(xué)指標(biāo)如循環(huán)性能、倍率性能,、膨脹等等,。
來自鞍鋼化學(xué)科技有限公司的研究人員綜述了石墨負(fù)極材料的核心性能指標(biāo)對其性能的影響。
比表面積
指單位質(zhì)量物體具有的表面積,，顆粒越小,，比表面積就會越大。
小顆粒,、高比表面積的負(fù)極,，鋰離子遷移的通道更多、路徑更短,，倍率性能就比較好,，但由于與電解液接觸面積大，形成SEI膜的面積也大,，首次效率也會變低,。大顆粒則相反，優(yōu)點(diǎn)是壓實(shí)密度更大,。
石墨負(fù)極材料的比表面積小于5m2/g為宜,。
粒度分布
石墨負(fù)極材料的粒度對其電化學(xué)性能的影響表現(xiàn)在負(fù)極材料粒度大小將直接影響材料的振實(shí)密度以及材料的比表面積。
振實(shí)密度的大小將直接影響材料的體積能量密度,，合適的材料粒度分布才可以最大限度的發(fā)揮材料的性能,。
石墨負(fù)極材料標(biāo)準(zhǔn)中的粒度分布
振實(shí)密度
振實(shí)密度是依靠震動使得粉體呈現(xiàn)較為緊密的堆積形式下，所測得的單位容積的質(zhì)量,。它是衡量活性材料的一個重要指標(biāo),，鋰離子電池體積是有限的，若振實(shí)密度高,，則單位體積的活性物質(zhì)質(zhì)量大,，體積容量就高。
壓實(shí)密度
壓實(shí)密度主要針對極片,，指負(fù)極活性物質(zhì)和粘結(jié)劑等制成極片后,，經(jīng)過輥壓后的密度，壓實(shí)密度=面密度/(極片碾壓后的厚度減去銅箔厚度),。
壓實(shí)密度與片比容量,、效率、內(nèi)阻以及電池循環(huán)性能有密切關(guān)系。
壓實(shí)密度的影響因素：顆粒的大小,、分布和形貌都有影響,。
真密度
材料在絕對密實(shí)狀態(tài)下（不包括內(nèi)部空隙），單位體積內(nèi)固體物質(zhì)的重量,。
由于真密度是密實(shí)狀態(tài)下測得,，會高于振實(shí)密度。一般地,，真密度＞壓實(shí)密度＞振實(shí)密度,。
石墨負(fù)極材料標(biāo)準(zhǔn)中的密度要求
首次充放電比容量
石墨負(fù)極材料在最初的充放電循環(huán)中存在不可逆容量，在鋰離子電池的首次充電過程中,，負(fù)極材料表面隨著鋰離子的嵌入,，電解液中的溶劑分子共嵌，在負(fù)極材料表面分解形成SEI鈍化膜,。只有在負(fù)極表面完全被SEI膜覆蓋后,，溶劑分子不能嵌入，反應(yīng)才得以停止,。產(chǎn)生SEI膜要消耗一部分鋰離子,，這部分鋰離子不能在放電過程中由負(fù)極表面脫出，因此造成不可逆容量損失,，從而降低了第一次放電比容量,。
首次庫倫效率
評價一種負(fù)極材料性能優(yōu)劣的一個重要指標(biāo)就是其首次充放電效率，也稱首次庫倫效率,。首次庫倫效率直接決定電極材料的使用性能,。
由于SEI膜大多是在電極材料的表面形成，所以電極材料的比表面積直接影響SEI膜的形成面積,，比表面積越大,，與電解液接觸面積也越大，形成SEI膜面積也越大,。
一般認(rèn)為,，形成穩(wěn)定的SEI膜對電池的充放電是有利的，那種不穩(wěn)定的SEI膜對反應(yīng)是不利的,，會不斷消耗電解液,，加厚SEI膜的厚度，增大內(nèi)阻,。
循環(huán)性能
電池循環(huán)性能是指電池容量下降到某一規(guī)定的值時,，電池在某一充放電制度下所經(jīng)歷的充放電次數(shù)。在循環(huán)性能方面,，SEI膜會對鋰離子的擴(kuò)散有一定的阻礙作用,，隨著循環(huán)次數(shù)的增加,，SEI膜會不斷脫落、剝離,、沉積在負(fù)極表面,，導(dǎo)致負(fù)極的內(nèi)阻逐漸增加，帶來熱累積和容量損失,。
膨脹
膨脹和循環(huán)壽命是正相關(guān)的關(guān)系,，負(fù)極膨脹后，第一,，會造成卷芯變形,，負(fù)極顆粒形成微裂紋，SEI膜破裂重組,，消耗電解液，循環(huán)性能變差,；第二,，會使隔膜受到擠壓、尤其極耳直角邊緣處對隔膜的擠壓較嚴(yán)重,，極易隨著充放電循環(huán)的進(jìn)行引起微短路或微金屬鋰析出,。
就膨脹本身來說，石墨嵌鋰過程中鋰離子會嵌入石墨層間距里,，導(dǎo)致層間距擴(kuò)張,、體積增大，這種膨脹部分是不可恢復(fù)的,。膨脹的多少與負(fù)極的取向度有關(guān),，取向度=I004/I110，通過XRD數(shù)據(jù)可以計算出來,。各向異性的石墨材料在嵌鋰過程中傾向于往同一個方向（石墨晶體的C軸方向）發(fā)生晶格膨脹,，因此將導(dǎo)致電池發(fā)生較大的體積膨脹。
倍率性能
鋰離子在石墨負(fù)極材料中的擴(kuò)散具有很強(qiáng)的方向性,，即它只能垂直于石墨晶體C軸方面的端面進(jìn)行插入,。小顆粒、高比表面積的負(fù)極材料的倍率性能較好,。另外,，電極表面電阻（SEI膜帶來）和電極導(dǎo)電性也影響倍率性能。
與循環(huán)壽命和膨脹相同,，各向同性的負(fù)極,，鋰離子傳輸通道多，解決了各向異性結(jié)構(gòu)中嵌入脫出的入口少,、擴(kuò)散速率低的問題,，對大電流充放電也有作用,，因此，石墨負(fù)極材料多采用造粒,、包覆等工藝技術(shù)來提高其倍率性能,。
資料來源：何瑩等，鋰離子電池石墨負(fù)極材料的性能及發(fā)展研究概述,，鞍鋼化學(xué)科技有限公司
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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