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石墨被國際公認(rèn)為是“21 世紀(jì)支撐高新技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略資源”,。隨著全球經(jīng)濟(jì)環(huán)境改善,，石墨在戰(zhàn)略性新興行業(yè)的應(yīng)用,，尤其是在新能源汽車等行業(yè)的應(yīng)用將會(huì)快速增加,。

石墨：理想的負(fù)極材料

天然石墨是在高溫下有機(jī)成因的碳質(zhì)物變質(zhì)而成,，呈鋼灰色,、黑灰色,，具有半金屬光澤,，晶體結(jié)構(gòu)屬六方晶系，呈六邊形層狀結(jié)構(gòu),，具有耐高溫,、導(dǎo)熱、導(dǎo)電,、潤滑,、可塑和抗腐蝕性等特性。

石墨是較早應(yīng)用的負(fù)極材料,，與其他碳材料相比,，其導(dǎo)電性、結(jié)晶度更高,，良好的層狀結(jié)構(gòu)和充放電電壓也十分適合正極材料的脫／嵌運(yùn)動(dòng),，且目前工藝成熟,、成本較低，是較為理想的負(fù)極材料,。

改性：優(yōu)化負(fù)極材料的性能

石墨負(fù)極一般采用天然鱗片石墨,，但存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)：

（1）鱗片石墨粉具有較大的比表面積，對(duì)負(fù)極的首次充放電效率有較大影響,；

（2）石墨的片層結(jié)構(gòu)決定了Li＋只能從材料端面嵌入,，并逐漸擴(kuò)散入顆粒內(nèi)部，由于鱗片石墨的各向異性,，Li＋擴(kuò)散路徑較長且不均勻,，導(dǎo)致其比容量較低；

（3）石墨的層間距較小,，增加了Li＋的擴(kuò)散阻力,，且倍率性能較差，快速充電時(shí)Li＋易在石墨表面沉積形成鋰枝晶,，導(dǎo)致嚴(yán)重的安全隱患,。

為了解決這些問題，可以采用顆粒球形化,、表面氧化,、表面氟化、表面包覆軟碳,、硬碳材料以及其它方式的表面修飾和微結(jié)構(gòu)調(diào)整等技術(shù)對(duì)天然石墨進(jìn)行改性處理,。從成本和性能的綜合考慮，目前工業(yè)界石墨改性主要使用碳包覆工藝處理,。商業(yè)化應(yīng)用的改性天然石墨比容量為 340～370 mA?h/g,，首周庫侖效率 90%～93%，100% DOD 循環(huán)壽命可達(dá)到 1000次以上,，基本可以滿足消費(fèi)類電子產(chǎn)品對(duì)小型電池性能的要求,。

創(chuàng)新：挖掘石墨應(yīng)用潛力

隨著新能源汽車、3C等產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,，人們陸續(xù)瞄準(zhǔn)鋰離子電池新的技術(shù)方向,，追求高能量密度、高功率密度以及更長壽命等更高性能,，這對(duì)石墨負(fù)極提出了更高的要求,。

石墨精礦經(jīng)進(jìn)一步深加工可獲得石墨制品，如石墨烯,、球化石墨,、可膨脹石墨,、柔性石墨,、氟化石墨,、核石墨、浸硅石墨等高端產(chǎn)品,。而這些高端產(chǎn)品的開發(fā)利用又會(huì)將石墨在鋰電池中的的應(yīng)用提升到一個(gè)新的高度,。如石墨烯具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、能夠緩解電極材料的體積膨脹等,，從而大幅提高動(dòng)力電池的性能,，因此石墨烯在鋰離子電池的正極、負(fù)極,、集流體,、隔膜、導(dǎo)電添加劑等方面應(yīng)用較廣,，未來市場(chǎng)前景尤為廣闊,，是現(xiàn)在研究關(guān)注的熱點(diǎn)。球形石墨具有良好的導(dǎo)電性,、結(jié)晶度高,、成本低、理論嵌鋰容量高,、充放電電位低且平坦等特點(diǎn),，是國內(nèi)外鋰離子電池生產(chǎn)用負(fù)極材料的換代產(chǎn)品。

隨著電動(dòng)汽車和鋰離子電池在中國和世界其他地區(qū)的普及率上升,，Roskill 預(yù)測(cè),，到 2026 年，全球電池應(yīng)用對(duì)石墨的總需求將增長 16% ~26%,。2020年12月16日,，中國粉體網(wǎng)旗下粉體公開課平臺(tái)將舉辦首屆“2020石墨基鋰離子電池負(fù)極材料研究網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)”，屆時(shí)來自中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院教授,、博士生導(dǎo)師楊娟將作《石墨在鋰電池中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向》報(bào)告,，將從石墨的種類、衍生材料,、復(fù)合材料等方面分析石墨在鋰電池中的應(yīng)用現(xiàn)狀及其在下一代高能量密度,、高功率密度鋰電池中的應(yīng)用潛力和發(fā)展方向。