中国粉体网讯 石墨负极材料是目前锂离子电池最常用的负极材料，在锂离子电池充电的过程中，可与Li+反应生成LiC6的化合物，其理论比容量为372mAh/g，目前容量最高的石墨负极材料实际比容量为360mAh/g，已经接近理论容量，而大多数石墨负极材料容量多为300mAh/g。
随着锂离子电池比能量的逐步提高，传统的石墨负极材料，如天然石墨、人造石墨，已经无法满足高比能锂离子电池的需要，因此众多高容量负极材料被陆续开发出来，当然石墨材料也没有坐以待毙，多种改性技术被开发出来，其中最有效，也是最吸引关注的当属“氮掺杂石墨技术”和“介孔碳技术”，这两种改性方法在大幅提高石墨材料比容量的基础上，并未降低材料的循环性能，因此具有良好的应用前景。
近日北京理工大学的Xinyang Yue等人基于介孔碳技术开发了一种微孔-介孔中空碳微球锂离子电池负极材料，该材料的比表面积高达396m2/g，该材料不仅具有高容量特性，并且具有良好的循环性能，在2.5A/g的电流密度下，循环1000次仍然保持530mAh/g的比容量。该材料的倍率性能也十分让人震惊，在60A/g的电流密度下(约为100C)，该材料比容量仍然可达180mAh/g。
研究中Xinyang Yue利用370nm硅微球作为模板，多巴胺作为碳源，PEO-PPO-PEO (P123)作为孔形成介质，在400℃下Ar保护焙烧3h，然后800℃下焙烧3h，最后利用20%的HF在中空碳微球的表面腐蚀出微孔，并除去材料中的硅模板。最后经过清洗和真空干燥后，就获得了微孔-介孔中空碳微球材料。
在SEM照片中该材料为直径约为400nm均匀分散的微球，表面呈现出由于HF腐蚀所形成的微孔，TEM显微镜，则观察到了该材料的中空结构。电化学测试发现，该材料在0.5A/g的电流密度下，可以获得624mAh/g的电流密度，这要远高于石墨材料372mAh/g的理论比容量，额外的容量主要是由材料的缺陷产生的。但是该材料的不可逆容量较高，达到了1081mAh/g，这主要是由于材料巨大的比表面使得在形成SEI膜的过程中电解液分解较多，消耗较多Li造成的。
虽然该材料的首次不可逆容量较高，但是该材料具有良好的循环性能。该材料的首次放电容量为646mAh/g，循环50次容量下降到502mAh/g，但是随后比容量开始回升，循环400次容量为563mAh/g，循环1000次容量仍可达500mAh/g以上。
该材料表现最为亮眼的是倍率性能，在1 A/ g，2.5 A /g，5 A /g，10 A/ g，20 A /g，40 A/ g和60 A /g的电流密度下，该材料的比容量分别达到了495 mAh/g， 382 mAh/g，301.3 mAh/g，254.4 mAh/g，206.5 mAh/g，190.7 mAh/g和189.3 mAh/g，表现出了良好的倍率性能，非常适合应用在高功率锂离子电池上。
目前该材料最大的问题是制备成本过高，振实密度偏低，难以商业化应用，而材料的首次不可逆容量过高的问题，可以通过负极补锂等技术进行解决。目前该方法还仅仅停留在实验室水平，还需要进一步研究，降低成本，提高材料的性能。
