快充对电池材料的影响系列：负极材料！

1年前浏览1165

快充负极：二次造粒、表面碳包覆、硅碳负极是提高倍率性的三条路径。

1、二次造粒

二次造粒是目前高端人造石墨为了兼顾能量密度与倍率性能往往会采取的重要工序。造粒的工艺步骤是在一定的温度和压强下，将物料植入球磨机中进行球磨，并筛分。

一次造粒的目的是减小负极颗粒的体积，二次造粒的目的是将小颗粒粘结成大颗粒。

对于倍率性而言，负极颗粒越小，颗粒的比表面积就越大，锂离子迁移的通道就会增加，路径变短，更利于锂离子的运动: 而对于容量而言，负极颗粒越大，压实密度越高，活性颗粒的空间利用率增大，更有利于储锂。通过造粒制备的二次颗粒兼具大颗粒压实密度高、容量大的优点，以及小颗粒比表面积大锂离子脱嵌通道多的优点，同时提高二次颗粒的各向同性度，以兼顾能量密度和倍率性能。

2、表面碳包覆

表面碳包覆可以起到加快嵌锂和保护负极的作用，包覆材料与包覆工艺的不同均会对实际的包覆效果产生较大影响。碳包覆是目前最常见的负极材料包覆改性措施，具体方法是以沥青等作为包覆原料与石墨颗粒混合经炭化在石墨表面形成无定型碳包覆，构筑出层状排布的“核壳结构”，碳化后对电池负极有三方面好处: 1) 无定形碳的碳层之间是无序排列的，结构各向同性的，且碳层间距较石墨层间距更大，锂离子可以自由在碳层间移动: 2) 无定形碳层表面孔隙较高，并有许多通道，可以为锂离子嵌入石墨层起到引导作用:3) 无定形碳与电解液的相容性更好，可以有效防止大分子有机溶剂的共嵌入，抑制石墨层的剥落，从而减少不可逆副反应的发生，抑制析锂，降低快充对石黑材料的破坏。目前包覆处理主要用于高端石墨负极包覆材料与包覆工艺的不同均会对实际的包覆效果产生较大影响。

3、硅基负极

提升快充负极安全性，打开能量密度上限。一方面，硅基负极可以提升安全性在快充过程中，石墨负极的对锂电位约为0V，因此容易产生锂析出效应，然而硅的嵌锂平台更高，对锂电位约为 0.5V，表面析锂的可能性较小;另一方面，硅基负极可以提升能量密度,硅材料的理论容量可达4200mAh/g，远高于于碳材料的372mAh/g，储锂性能更优，利用硅远大于石墨的克容量提高复合材料的整体容量，为倍率性能和能量密度的平衡提供空间。但是硅的体积膨胀系数较大，且导电性较差，因此目前硅基负极的改性路线包括: 1) 对纳米硅颗粒进行多孔处理，多孔硅可以容纳自身在嵌锂过程中的体积膨胀: 2) 与石墨负极组成具有中空结构的蛋黄-蛋壳结构，并在表面进行碳包覆，提升倍率性;3) 添加导电剂增强导电性。