鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電小、無(wú)記憶效應(yīng)和環(huán)境友好等眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在智能手機(jī)、智能手環(huán)、數(shù)碼相機(jī)和筆記本電腦等消費(fèi)電子領(lǐng)域中獲得了廣泛地應(yīng)用，具有最大的消費(fèi)需求。同時(shí)，它在純電動(dòng)、混合電動(dòng)和增程式電動(dòng)汽車領(lǐng)域正在逐漸推廣，市場(chǎng)份額的增長(zhǎng)趨勢(shì)最大。另外，鋰離子電池在電網(wǎng)調(diào)峰、家庭配電和通訊基站等大型儲(chǔ)能領(lǐng)域中也有較好的發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)在鋰離子電池負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)電池產(chǎn)業(yè)鏈從原料的開(kāi)采、電極材料的生產(chǎn)、電池的制造和回收等環(huán)節(jié)比較齊整。此外，我國(guó)的石墨儲(chǔ)量豐富，僅次于土耳其和巴西。經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)負(fù)極材料已走出國(guó)門，深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司、上海杉杉科技有限公司和江西紫宸科技有限公司等廠商在負(fù)極材料的研發(fā)和生產(chǎn)等領(lǐng)域已處于世界先進(jìn)水平。

2鋰電池負(fù)極材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范

2.1鋰離子電池對(duì)負(fù)極材料的要求

負(fù)極材料作為鋰離子電池的核心部件，在應(yīng)用時(shí)通常需要滿足以下條件：

①嵌鋰電位低且平穩(wěn)，以保證較高的輸出電壓；

②允許較多的鋰離子可逆脫嵌，比容量較高；

③在充放電過(guò)程中結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，具有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命；

④較高的電子電導(dǎo)率、離子電導(dǎo)率和低的電荷轉(zhuǎn)移電阻，以保證較小的電壓極化和良好的倍率性能；

⑤能夠與電解液形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)膜，保證較高的庫(kù)侖效率；

⑥制備工藝簡(jiǎn)單，易于產(chǎn)業(yè)化，價(jià)格便宜；

2.2負(fù)極材料的晶體結(jié)構(gòu)

石墨主要有兩種晶體結(jié)構(gòu)，一種是六方相（a=b=0.2461nm，c=0.6708nm，α=β=90°，γ=120°，P63/mmc空間群）；另一種是菱方相（a=b=c，α=β=γ≠90°，R3m空間群）（表3）。在石墨晶體中，這兩種結(jié)構(gòu)共存，只是不同石墨材料中二者的比例有所差異，可通過(guò)X射線衍射測(cè)試來(lái)確定這一比例。

碳材料晶體結(jié)構(gòu)的有序程度和發(fā)生石墨化的難易程度可用石墨化度（G）來(lái)描述。G越大，碳材料越容易石墨化，同時(shí)晶體結(jié)構(gòu)的有序程度也越高。其中d002為碳材料XRD圖譜中（002）峰的晶面間距，0.3440代表完全未石墨化碳的層間距，0.3354代表理想石墨的層間距，單位均為nm。上式表明，碳材料的d002越小，其石墨化程度就越高，相應(yīng)晶格缺陷越少，電子的遷移阻力越小，電池的動(dòng)力學(xué)性能會(huì)得到提升，因而GB/T245332009《鋰離子電池石墨類負(fù)極材料》中對(duì)各類石墨的d002值均做出了明確規(guī)定

2.3負(fù)極材料的粒度分布

負(fù)極材料的粒度分布會(huì)直接影響電池的制漿工藝以及體積能量密度。在相同的體積填充份數(shù)情況下，材料的粒徑越大，粒度分布越寬，漿料的黏度就越小（圖5），這有利于提高固含量，減小涂布難度。另外，材料的粒度分布較寬時(shí)，體系中的小顆粒能夠填充在大顆粒的空隙中，有助于增加極片的壓實(shí)密度，提高電池的體積能量密度。

材料的粒度和粒度分布通常可由激光衍射粒度分析儀和納米顆粒分析儀測(cè)出。激光衍射粒度分析儀主要是基于靜態(tài)光散射理論工作，即不同粒徑的顆粒對(duì)入射光的散射角以及強(qiáng)度不同，主要用于測(cè)量微米級(jí)別的顆粒體系。納米顆粒分析儀主要是基于動(dòng)態(tài)光散射理論工作的，即納米顆粒更加嚴(yán)重的布朗運(yùn)動(dòng)不僅影響了散射光的強(qiáng)度，還影響了它的頻率，由此來(lái)測(cè)定納米粒子的粒度分布。

2.4負(fù)極材料的密度

粉體材料一般都是有孔的，有的與顆粒外表面相通，稱為開(kāi)孔或半開(kāi)孔（一端相通），有的完全不與外表面相通，稱為閉孔。在計(jì)算材料密度時(shí)，根據(jù)是否將這些孔體積計(jì)入，可分為真密度、有效密度和表觀密度，而表觀密度又分為壓實(shí)密度和振實(shí)密度。

真密度代表的是粉體材料的理論密度，計(jì)算時(shí)采用的體積值為除去開(kāi)孔和閉孔的顆粒體積。而有效密度指的是粉體材料可以有效利用的密度值，所使用的體積為包括閉孔在內(nèi)的顆粒體積。有效體積的測(cè)試方法為：將粉體材料置于測(cè)量容器中，加入液體介質(zhì)，并且讓液體充分浸潤(rùn)到顆粒的開(kāi)孔中，用測(cè)量的體積減去液體介質(zhì)體積即得有效體積。