中國(guó)粉體網(wǎng)訊 作為鋰離子電池關(guān)鍵材料之一，負(fù)極材料對(duì)鋰離子電池的最終性能起著至關(guān)重要的作用。2023年2月9-10日，由中國(guó)粉體網(wǎng)主辦的“先進(jìn)負(fù)極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇”于山東青島隆重召開(kāi)。會(huì)議期間，針對(duì)各類(lèi)負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)與國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)狀況，我們邀請(qǐng)到業(yè)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者、優(yōu)秀企業(yè)代表做客“對(duì)話”欄目，進(jìn)行訪談交流。本期“對(duì)話”給大家分享北京化工大學(xué)宋懷河教授的專(zhuān)訪。
粉體網(wǎng)：宋教授，請(qǐng)您給大家介紹一下石墨負(fù)極的特點(diǎn)。
宋教授：石墨負(fù)極是當(dāng)前市場(chǎng)上主流的負(fù)極材料，它的特點(diǎn)表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性比較好，初始容量相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較高，循環(huán)穩(wěn)定性也很好等方面。
粉體網(wǎng)：宋教授，天然石墨和人造石墨在實(shí)際應(yīng)用中有什么不同？
宋教授：目前國(guó)內(nèi)負(fù)極材料市場(chǎng)上應(yīng)用最多的是人造石墨，天然石墨也占有一定的份額。天然石墨本身的結(jié)晶度及石墨化程度比較高，它的克容量要高于人造石墨。它的不足之處在于倍率性能、循環(huán)穩(wěn)定性等方面還有待改善。人造石墨是一種采用焦炭等原材料，經(jīng)高溫處理人工制備的石墨材料，它的可調(diào)控性非常強(qiáng)，所以它的循環(huán)穩(wěn)定性、倍率性能等都要優(yōu)于天然石墨。但是，人造石墨的結(jié)晶度比天然石墨的結(jié)晶度要低一點(diǎn)，所以它的循環(huán)容量相比天然石墨稍微弱一點(diǎn)。
粉體網(wǎng)：宋教授，對(duì)于石墨負(fù)極的改性，您覺(jué)得需要從哪些方面入手？
宋教授：對(duì)于石墨負(fù)極改性，很多人在實(shí)驗(yàn)室階段已經(jīng)做了很多工作。但是真正的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化要考慮到石墨負(fù)極改性過(guò)程中一些工藝的實(shí)際難度，目前主流的改性方法還是石墨負(fù)極表面包覆，用硬碳或者軟碳對(duì)石墨進(jìn)行包覆改性，提高材料的結(jié)構(gòu)完整性和表面活性位點(diǎn)，降低鋰離子與電解液的共嵌入等，從而提高材料的穩(wěn)定性及倍率性能。所以說(shuō)，目前主流的改性方法還是包覆改性。當(dāng)然其他方法也是可以研究的，但是在真正的大規(guī)模推廣上還需要做進(jìn)一步的探討。像表面氧化、摻雜等手段，目前僅限于實(shí)驗(yàn)室階段。
粉體網(wǎng)：宋教授，目前，石墨負(fù)極的開(kāi)發(fā)已經(jīng)接近理論比容量的極限，還有提升的可能嗎？
宋教授：純石墨材料的容量基本上已經(jīng)達(dá)到它的理論值了，再提高它的容量，非常難，所以現(xiàn)在需要想辦法將石墨與具有更高理論比容量的材料進(jìn)行復(fù)合，通過(guò)復(fù)合改性來(lái)提高石墨材料的容量，這是目前的一個(gè)主流觀點(diǎn)。
粉體網(wǎng)：這種方法目前而言效果大嗎？
宋教授：該方法提高容量的效果還是很大的，比如可以將石墨材料與硅材料進(jìn)行復(fù)合，因?yàn)楣璞旧淼睦碚撊萘看蟾攀翘疾牧先萘康?0倍以上，但是它的體積膨脹比較大，循環(huán)穩(wěn)定性比較差。所以，目前需要對(duì)硅進(jìn)行改性，然后將硅與石墨按一定比例進(jìn)行復(fù)合，少量的硅就能起到大幅度提高石墨材料可逆比容量的目的。目前商品化的硅碳復(fù)合材料比容量可達(dá)400mAh/g以上，已經(jīng)超過(guò)372mAh/g。隨著硅改性技術(shù)的進(jìn)步，硅的添加量可以更高，那么硅碳材料或者說(shuō)石墨材料的容量會(huì)進(jìn)一步提高，從而滿足更高能量密度的需求。
粉體網(wǎng)：宋教授，面對(duì)硅基負(fù)極等新型負(fù)極材料的挑戰(zhàn)，石墨負(fù)極材料是否還有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)？
宋教授：目前，好像大家覺(jué)得硅材料時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，碳材料或者說(shuō)石墨材料即將退場(chǎng)，實(shí)際上不是這樣的。因?yàn)楸M管硅材料理論比容量比較高，但是實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候，硅材料的優(yōu)點(diǎn)非常突出，同時(shí)它的缺點(diǎn)也非常顯著，很典型的特點(diǎn)就是它的循環(huán)性能比較差，而且體積膨脹比較大。所以，硅材料必須進(jìn)行改性，與循環(huán)穩(wěn)定性更好的石墨材料進(jìn)行復(fù)合，目前硅的復(fù)合量還是比較少的，90%以上還是石墨材料，我估計(jì)在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，即使硅碳材料的容量提高到了一個(gè)很高的水平，石墨材料或者說(shuō)碳材料仍然離不了，因?yàn)樗旧淼膬?yōu)勢(shì)非常突出，比如體積膨脹率，與硅材料相比非常小。再比如，它的循環(huán)性能、導(dǎo)電性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等方面都是硅材料所不具備的。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
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