石墨(mo)被(bei)國際公(gong)認為(wei)是(shi)(shi)“21 世紀(ji)支撐高新技術(shu)發展的戰(zhan)略(lve)資源(yuan)”。隨著全球經濟環(huan)境改善(shan)，石墨(mo)在戰(zhan)略(lve)性新興行(xing)業(ye)(ye)的應(ying)用(yong)，尤其是(shi)(shi)在新能源(yuan)汽(qi)車等行(xing)業(ye)(ye)的應(ying)用(yong)將(jiang)會快速增加。

　　石墨：理想的負極材料

　　天然石墨是在(zai)高溫下有機成(cheng)因的碳質物變質而成(cheng)，呈鋼灰色(se)、黑灰色(se)，具有半(ban)金屬光澤，晶(jing)體(ti)結構屬六方晶(jing)系，呈六邊形層狀結構，具有耐高溫、導熱、導電(dian)、潤滑、可塑(su)和抗腐蝕(shi)性等特性。

　　石墨是(shi)較(jiao)早應(ying)用的(de)負(fu)極材(cai)(cai)料(liao)(liao)，與其他碳材(cai)(cai)料(liao)(liao)相(xiang)比(bi)，其導(dao)電性、結(jie)晶度更高，良好的(de)層狀結(jie)構(gou)和充(chong)放電電壓也(ye)十分適合(he)正極材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)脫/嵌運動，且目(mu)前工藝成熟、成本較(jiao)低，是(shi)較(jiao)為理(li)想的(de)負(fu)極材(cai)(cai)料(liao)(liao)。

　　改性：優化負極材料的(de)性能(neng)

　　石(shi)墨負(fu)極(ji)一般采用(yong)天然(ran)鱗片(pian)石(shi)墨，但存在(zai)以下幾個缺點：

　　(1)鱗片石(shi)墨(mo)粉(fen)具有(you)(you)較(jiao)大的比(bi)表面積，對負極的首次充(chong)放電效率有(you)(you)較(jiao)大影響(xiang);

　　(2)石墨(mo)的片層結(jie)構決定了Li+只能從(cong)材料(liao)端面(mian)嵌入，并逐(zhu)漸擴(kuo)散入顆粒內部(bu)，由于鱗片石墨(mo)的各向(xiang)異性，Li+擴(kuo)散路(lu)徑較長且不均(jun)勻，導致其(qi)比容量較低;

　　(3)石(shi)墨的(de)層間(jian)距較(jiao)小(xiao)，增加(jia)了Li+的(de)擴散阻力，且倍(bei)率性能較(jiao)差，快速(su)充電時Li+易(yi)在(zai)石(shi)墨表面(mian)沉(chen)積形成(cheng)鋰枝晶，導致嚴(yan)重的(de)安全隱患。

　　為了解決這些(xie)問題，可以(yi)(yi)采用(yong)顆粒(li)球形化、表(biao)面(mian)(mian)氧(yang)化、表(biao)面(mian)(mian)氟化、表(biao)面(mian)(mian)包覆軟碳、硬碳材料以(yi)(yi)及其它方式的(de)表(biao)面(mian)(mian)修飾和(he)微結構調整等(deng)技術(shu)對天然(ran)石(shi)(shi)墨(mo)進行改性(xing)(xing)處(chu)理(li)。從成本和(he)性(xing)(xing)能(neng)的(de)綜合考慮，目(mu)前工業(ye)界石(shi)(shi)墨(mo)改性(xing)(xing)主(zhu)要(yao)使(shi)用(yong)碳包覆工藝處(chu)理(li)。商業(ye)化應用(yong)的(de)改性(xing)(xing)天然(ran)石(shi)(shi)墨(mo)比(bi)容量為 340～370mA·h/g，首(shou)周庫侖效率90%～93%，100% DOD循環壽(shou)命(ming)可達到1000次以(yi)(yi)上，基本可以(yi)(yi)滿足消費類電(dian)(dian)子(zi)產品對小型電(dian)(dian)池性(xing)(xing)能(neng)的(de)要(yao)求。

　　創新：挖掘石墨應用潛力

　　隨著新能源汽車、3C等產(chan)業的(de)迅速(su)發展(zhan)，人們陸續瞄準鋰(li)離(li)子(zi)電池新的(de)技術(shu)方向(xiang)，追(zhui)求高能量密(mi)(mi)度、高功率密(mi)(mi)度以(yi)及(ji)更長壽命等更高性能，這對石墨(mo)負極提出了更高的(de)要求。

　　石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)精礦經(jing)進一步深加(jia)工(gong)可獲得石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)制品，如石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)、球(qiu)化石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)、可膨脹(zhang)石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)、柔性石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)、氟化石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)、核(he)石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)、浸硅石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)等高端(duan)產(chan)品。而這些高端(duan)產(chan)品的(de)(de)(de)開發利用(yong)又(you)會將石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)在鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)中的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)應(ying)用(yong)提升(sheng)到一個新的(de)(de)(de)高度。如石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)具(ju)有(you)優(you)良的(de)(de)(de)導電(dian)性、能夠(gou)緩解(jie)電(dian)極(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)體積膨脹(zhang)等，從而大幅提高動(dong)力電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)(de)性能，因此石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)在鋰(li)離子電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)(de)正極(ji)(ji)、負極(ji)(ji)、集流(liu)體、隔膜、導電(dian)添加(jia)劑等方面應(ying)用(yong)較(jiao)廣，未(wei)來市場(chang)前(qian)景尤(you)為廣闊(kuo)，是(shi)現在研究關注的(de)(de)(de)熱點。球(qiu)形石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)有(you)良好的(de)(de)(de)導電(dian)性、結晶度高、成本低(di)、理論嵌鋰(li)容量高、充(chong)放電(dian)電(dian)位低(di)且平坦等特點，是(shi)國內(nei)外鋰(li)離子電(dian)池(chi)(chi)生(sheng)產(chan)用(yong)負極(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)換代產(chan)品。

　　隨著電動(dong)汽車(che)和鋰離子電池(chi)(chi)在中國和世界其他地區的普(pu)及率上升，Roskill 預測，到 2026 年，全球電池(chi)(chi)應用對石墨的總需求將增長 16% ~26%。

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