中国粉体网讯 炭材料是目前锂离子电池主要使用的负极材料，分为天然石墨、人造石墨、软炭和硬炭等。不同结构的炭材料具有不同的储能性能，可以满足锂离子电池不同应用场景的要求。
石墨负极表面包覆
天然石墨材料存在与溶剂相容性和离子扩散性能差，不能形成稳定的固态电解质层(SEI)，以及石墨片层易滑移等不足使其大电流倍率性能和循环性能不佳。表面包覆是通常在石墨表面构筑一层“保护膜”，防止电极与电解液之间的直接接触，避免由溶剂化导致的石墨片层剥离，保证电压平台的平稳，进而提高电池的循环稳定性。主要分为无定形炭包覆层和其他包覆层。
无定形炭包覆层
采用气相沉积法将无定形炭包覆于球状天然石墨表面。“核”为被包覆的石墨，保持了其较高的理论容量和低电位；而“壳”与电解液的相容性优良，可以防止因溶剂分子共嵌入而引起的片层剥离、破坏和体积膨胀，从而改善负极材料的首次库伦效率和循环稳定性。
其他包覆层
在石墨表面包覆一层金属（Cu，Ni，Al，Zn等）或其氧化物可以有效提高金属锂的扩散系数，同时抑制电解液与石墨的直接作用，提高负极材料的可逆比容量和循环稳定性。
将Ni或Cu纳米级薄膜对石墨材料表面进行包覆修饰，可有效减少锂沉积，提高可重复使用性和安全性。
无定形Al2O3包覆石墨表面可以改善电解质的润湿性，降低锂离子的扩散阻力，有效抑制锂枝晶的生长，改善石墨材料的电化学性能。
而这些无机氧化物或者金属包覆层脆性较大、不易包覆均匀而且容易被破坏。
含有碳碳双键的有机酸盐包覆石墨在电化学性能的提升方面效果更好。充放电过程中柔性聚合物链的生成有助于形成稳定的SEI层，因有机酸盐在电解液中不溶解，不易被破坏，所以聚合反应可由碳碳双键裂解产生的自由基引发。与炭层包覆类似，有机物包覆也应注意包覆程度问题，过度包覆反而会降低电池的首次循环效率和倍率性能。
二次造粒人造石墨
在人造石墨的制备过程中，造粒工艺是提高人造石墨负极材料的关键环节。利用造粒工艺形成二次颗粒负极材料可增加负极材料的各向同性，从而改善电池的首次库伦效率和倍率性能。目前的制备工艺普遍以煤沥青制备的针状焦生焦为原料，以自制高性能煤沥青为黏结剂，对小颗粒针状焦焦粉进行造粒，制备二次颗粒负极材料。通过造粒工艺制备的二次颗粒负极材料可以兼顾大颗粒和小颗粒的优点，成为容量高、倍率性能好的负极材料。
硅炭材料结构设计
结构设计是硅炭负极缓解锂电池负极体积变化，提高电化学性能的有效方法之一。对于硅炭材料的结构设计可以实现高比容量、长循环寿命的电池负极，这对促进LIBs的实际应用至关重要。基于硅炭复合材料的结构一般分为四类，分别为核壳结构、蛋黄壳结构、多孔结构、SiOx/C类石墨结构。
针对各类负极材料的产业化技术与国内外市场状况，中国粉体网将于10月25-26日在东莞举办第二届先进负极材料技术与产业高峰论坛。届时，北京化工大学教授宋怀河将作题为《石墨负极材料的改性及其储锂性能》的报告。报告将在总结目前炭负极材料结构与其电化学储锂性能关系的基础上，介绍基于锂离子电池的不同性能要求开展的石墨负极改性方面的工作，主要包括表面包覆、二次造粒、特殊结构人造石墨合成、硅炭材料结构设计等方面的研究进展。
专家简介：
宋怀河，北京化工大学教授，博士生导师，从事先进炭材料及其储能应用研究。任中国电工技术学会炭-石墨材料专业委员会委员，中关村石墨烯产业创新联盟副理事长，能源材料化学省部共建国家重点实验室和先进化学蓄电技术与材料北京市重点实验室学术委员会委员、材料电化学过程与技术北京市重点实验室学术委员会委员兼副主任。兼任《新型炭材料》《Nanomaterials》和《炭素》杂志编委会委员，《北京化工大学学报》(自然科学版)和《炭素技术》编辑委员会副主任。主持了国家863计划、国家自然科学基金重点、面上及企业合作项目多项，在J Am Chem Soc、Angew Chem Int Ed、Carbon等发表SCI收录论文280余篇，被SCI他引13000余次。获得国家发明专利47件，申请56项，实现专利成果转化6项，获得省部级科技成果奖励2项。
参考来源：
王伊轩等. 锂离子电池炭负极材料表面改性研究进展
郭明聪等. 二次颗粒人造石墨负极材料的制备及储锂性能
黄雨辰等. 锂离子电池硅碳负极材料的制备及其结构设计研究进展
（中国粉体网编辑整理/苏简）
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