鋰電池是什么使用？它對負極材料的要求又是什么？

鋰電池具有能量密度高、循環壽命長、自放電小、無記憶效響應環境友好等眾多優勢，已經在智能手機、智能手環、數碼相機和筆記本電腦等消費電子范疇中獲得了廣泛地使用，具有最大的消費需求。同時，它在純電動、混合電動和增程式電動車范疇正在逐漸推廣，市場份額的增長趨勢最大。另外，鋰電池在電網調峰、家庭配電和通訊基站等大型儲能范疇中也有較好的發展趨勢
我國在鋰電池負極材料產業化方面具有一定的優點，國內電池產業鏈從原料的開采、電極材料的加工、電池的制造和回收等環節比較齊整。此外，我國的石墨儲量豐富，僅次于土耳其和巴西。經過近20年的發展，國產負極材料已走出國門，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極材料的研發和加工等范疇已處于世界先進水平。

2鋰離子電池負極材料產品標準技術規范

2.1鋰電池對負極材料的要求

負極材料作為鋰電池的核心部件，在使用時通常需要滿足以下條件：

①嵌鋰電位低且平穩，以保證較高的輸出電壓；

②準許較多的鋰離子可逆脫嵌，比容量較高；

③在充放電過程中結構相對穩定，具有較長的循環壽命；

④較高的電子電導率、離子電導率和低的電荷轉移電阻，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定的固體電解質膜，保證較高的庫侖效率；

⑥制備工藝簡單，易于產業化，價格便宜；

2.2負極材料的晶體結構

石墨主要有兩種晶體結構，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，這兩種結構共存，只是不同石墨材料中二者的比例有所差異，可通過X射線衍射探測來確定這一比例。

碳材料晶體結構的有序程度和發生石墨化的難易程度可用石墨化度（G）來描述。G越大，碳材料越容易石墨化，同時晶體結構的有序程度也越高。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。上式聲明，碳材料的d002越小，其石墨化程度就越高，相應晶格缺陷越少，電子的遷移阻力越小，電池的動力學性能會得到提升，因而GB/T245332009《鋰電池石墨類負極材料》中對各類石墨的d002值均做出了明確規定

2.3負極材料的粒度分布

負極材料的粒度分布會筆直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，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解儀和納米顆粒分解儀測出。激光衍射粒度分解儀主要是基于靜態光散射理論工作，即不同粒徑的顆粒對入射光的散射角以及強度不同，主要用于測量微米級別的顆粒體系。納米顆粒分解儀主要是基于動態光散射理論工作的，即納米顆粒更加嚴重的布朗運動不僅影響了散射光的強度，還影響了它的頻率，由此來測定納米粒子的粒度分布。

2.4負極材料的密度

粉體材料一般都是有孔的，有的與顆粒外表面相通，稱為開孔或半開孔（一端相通），有的完全不與外表面相通，稱為閉孔。在計算材料密度時，依據是不是將這些孔體積計入，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密度和振實密度。

真密度代表的是粉體材料的理論密度，計算時采用的體積值為除去開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的顆粒體積。有效體積的探測辦法為：將粉體材料置于測量容器中，加入液體介質，并且讓液體充足浸潤到顆粒的開孔中，用測量的體積減去液體介質體積即得有效體積。

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