三元锂电池石墨负极材料相关介绍

随着社会节能环保的提倡，越来越多的环保型产品被应用到市场当中。而在电池行业，三元锂电池凭借着众多的优势迅速的占领了市场，并逐渐取代传统铅酸蓄电池。对于传统电池来说，三元锂电池具有寿命长，节能环保无污染，维护成本低，充放电完全，重量轻等等优势。本篇文章要科普的内容，是三元锂电池石墨负极材料介绍。

三元锂电池

1三元锂离子电池负极材料天然石墨负极材料

天然石墨导电性好，结晶度好，具有良好的层状结构，更适合Li+的嵌入和脱出，并且其矿藏资源丰富、价格低廉，因此成为当前锂电池主要的负极材料。

1.1天然石墨资源的储量及消费情况

世界天然石墨资源丰富,我国是*的石墨生产销国，2013年我国天然石墨消费量达到64.7万吨,其中:耐火材料、炼钢占42%,电池、膨胀石墨、碳刷等占23%,润滑剂、胶体石墨、铸造占12%,制动衬片及摩擦材料占10%,铅笔、墨粉等占10%。

按照1Kwh锂离子电池天然石墨用量0.82kg估计，至2020年我国锂离子动力电池的需求量为125Gwh，其中50%使用天然石墨作为负极材料，则由于动力锂离子电池而新增的天然石墨需求量为5.13万吨，只占2013年天然石墨需求量的8%左右。且考虑到天然石墨储量丰富，所以动力锂离子电池新增对石墨的需求量并不会影响当前石墨的供求结构。

1.2天然石墨资源加工成锂离子电池负极材料

自然界中天然石墨一般以石墨片岩、石墨片麻岩、含石墨的片岩及变质页岩等矿石出现。首先由石墨采集企业开采石墨矿得到原料级的石墨产品，随后经过专业的石墨加工企业将石墨原料进行精深加工形成专用级的石墨产品。专用级的石墨产品主要分为5个方面，分别是1、用于制作电池材料的球形石墨等；2、作为高档密封材料的可膨胀石墨、柔性石墨等；3、制作冶金、耐火材料的高品质石墨原料；4、用于开发电力、电气、冶金领域应用的电碳石墨；5、用于新型产业的氟化石墨、各项同性石墨等。

负极材料生产厂商采购高品质石墨原材料后，通常还会经过以下步骤对其进行处理：

1)机械球磨处理

使用机械球磨机对石墨原材料进行研磨，此举是为了改变材料的颗粒粒径、堆积密度、比表面积及及微晶缺陷密度等；

2)表面氧化处理

为提高天然石墨负极的充放电性能，还会使用酸、热和超声波处理，高温下氢处理，含活性锂的还原电解质处理等方法使其表面氧化；

3)掺杂处理

在炭材料中，有选择地掺入其它非碳元素，能够显著地改变炭材料的嵌锂行为。掺入非碳元素的方法，一般是先用非碳元素化合物浸渍或混入前体中，然后再热处理制备掺杂炭；另外一种常用的方法是在化学气相沉积制备炭的过中，同时使用非碳元素的化合物与苯等有机物一起进行气相热解沉积。常见的掺杂元素有硼、硅、氮、磷等；