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为什么要用球形石墨?
浏览: 发布日期:2024-11-16

        负极材料是锂离子电池的核心材料之一,决定了锂离子电池的倍率性能,并影响首次充放电效率和电池循环稳定性能。天然石墨负极材料是天然鳞片石墨经过粉碎、球化、分级、纯化、表面改性等工序处理制得的,具有价格便宜、储蓄量大、安全无毒、导电性好等优点。

        其中,球形石墨具有良好的导电性、结晶度高、成本低等优势,以及充放电电位低且平坦、循环寿命长、绿色环保等特点,已逐渐成为锂离子电池生产用负极材料的换代产品。目前,我国已成功的应用天然鳞片石墨原料开发以适应锂离子电池生产的负极材料,即球形石墨的改性产品,所以锂离子电池产业链进入了一个崭新的时代。

        为什么要用球形石墨?
        天然石墨导电性好、结晶度高、具有良好的层状结构,是目前锂离子电池应用最多的负极材料。石墨负极一般采用天然鳞片石墨,但存在以下几个缺点:
        ①鳞片石墨粉具有较大的比表面积,对负极的首次充放电效率有较大影响;
        ②石墨的片层结构决定了Li+只能从材料端面嵌入,并逐渐扩散入颗粒内部,由于鳞片石墨的各向异性,Li+扩散路径较长且不均匀,导致其比容量较低;
        ③石墨的层间距较小,增加了Li+的扩散阻力,且倍率性能较差,快速充电时Li+易在石墨表面沉积形成锂枝晶,导致严重的安全隐患。
        为解决以上问题,需要对石墨进行改性,优化负极材料的性能,目前主要改性方法之一就是球形化处理。球形化的天然石墨材料具有较小的比表面积,更高的振实密度,从而具有更高的首次库伦效率,更高的可逆充放电容量及更优异的循环稳定性。
        怎么得到球形石墨?
        球形石墨一般是以优质高碳天然鳞片石墨为原料、采用先进加工工艺对石墨表面进行改性处理,生产的不同细度,形似椭圆球形的石墨产品。

        球形石墨加工方式就是把天然鳞片石墨粉通过机械设备蜂巢磨粉碎成适宜的粒度,然后再使用蜂巢磨的空气压进行去棱角化的加工处理,使之最终形成椭球形或类球形的外形,同时利用分级装置将球形颗粒与去棱角化过程中剥离下来的细粉分离开来,便可得到正态分布的球形石墨。
        除了使用天然鳞片石墨为原料制备球形石墨外,国内也有研发团队开发出了人造球形石墨。例如,方大炭素研发团队以清洁化处理的石墨电极切削粉为原料,利用国内外首创的液相湿法加压涂层次造粒技术和箱式炭化炉炭化沉积改性技术,开发出低成本高品质环境友好型人造球形石墨负极材料的生产工艺,制备出核壳结构的人造球形石墨负极材料,产品符合国家标准,达到国内领先水平。
        

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