隨著社會節(jié)能環(huán)保的提倡，越來越多的環(huán)保型產(chǎn)品被應用到市場當中。而在電池行業(yè)，三元鋰電池憑借著眾多的優(yōu)勢迅速的占領了市場，并逐漸取代傳統(tǒng)鉛酸蓄電池。對于傳統(tǒng)電池來說，三元鋰電池具有壽命長，節(jié)能環(huán)保無污染，維護成本低，充放電完全，重量輕等等優(yōu)勢。本篇文章要科普的內(nèi)容，是三元鋰電池石墨負極材料介紹。

三元鋰電池

1三元鋰離子電池負極材料天然石墨負極材料

天然石墨導電性好，結(jié)晶度好，具有良好的層狀結(jié)構(gòu)，更適合Li+的嵌入和脫出，并且其礦藏資源豐富、價格低廉，因此成為當前鋰電池主要的負極材料。

1.1天然石墨資源的儲量及消費情況

世界天然石墨資源豐富,我國是*的石墨生產(chǎn)銷國，2013年我國天然石墨消費量達到64.7萬噸,其中:耐火材料、煉鋼占42%,電池、膨脹石墨、碳刷等占23%,潤滑劑、膠體石墨、鑄造占12%,制動襯片及摩擦材料占10%,鉛筆、墨粉等占10%。

按照1Kwh鋰離子電池天然石墨用量0.82kg估計，至2020年我國鋰離子動力電池的需求量為125Gwh，其中50%使用天然石墨作為負極材料，則由于動力鋰離子電池而新增的天然石墨需求量為5.13萬噸，只占2013年天然石墨需求量的8%左右。且考慮到天然石墨儲量豐富，所以動力鋰離子電池新增對石墨的需求量并不會影響當前石墨的供求結(jié)構(gòu)。

1.2天然石墨資源加工成鋰離子電池負極材料

自然界中天然石墨一般以石墨片巖、石墨片麻巖、含石墨的片巖及變質(zhì)頁巖等礦石出現(xiàn)。首先由石墨采集企業(yè)開采石墨礦得到原料級的石墨產(chǎn)品，隨后經(jīng)過專業(yè)的石墨加工企業(yè)將石墨原料進行精深加工形成專用級的石墨產(chǎn)品。專用級的石墨產(chǎn)品主要分為5個方面，分別是1、用于制作電池材料的球形石墨等；2、作為高檔密封材料的可膨脹石墨、柔性石墨等；3、制作冶金、耐火材料的高品質(zhì)石墨原料；4、用于開發(fā)電力、電氣、冶金領域應用的電碳石墨；5、用于新型產(chǎn)業(yè)的氟化石墨、各項同性石墨等。

負極材料生產(chǎn)廠商采購高品質(zhì)石墨原材料后，通常還會經(jīng)過以下步驟對其進行處理：

1)機械球磨處理

使用機械球磨機對石墨原材料進行研磨，此舉是為了改變材料的顆粒粒徑、堆積密度、比表面積及及微晶缺陷密度等；

2)表面氧化處理

為提高天然石墨負極的充放電性能，還會使用酸、熱和超聲波處理，高溫下氫處理，含活性鋰的還原電解質(zhì)處理等方法使其表面氧化；

3)摻雜處理

在炭材料中，有選擇地摻入其它非碳元素，能夠顯著地改變炭材料的嵌鋰行為。摻入非碳元素的方法，一般是先用非碳元素化合物浸漬或混入前體中，然后再熱處理制備摻雜炭；另外一種常用的方法是在化學氣相沉積制備炭的過中，同時使用非碳元素的化合物與苯等有機物一起進行氣相熱解沉積。常見的摻雜元素有硼、硅、氮、磷等；