中国粉体网讯 作为锂离子电池关键材料之一，负极材料对锂离子电池的最终性能起着至关重要的作用。2023年2月9-10日，由中国粉体网主办的“先进负极材料技术与产业高峰论坛”于山东青岛隆重召开。会议期间，针对各类负极材料的产业化技术与国内外市场状况，我们邀请到业内专家学者、优秀企业代表做客“对话”栏目，进行访谈交流。本期“对话”给大家分享北京化工大学宋怀河教授的专访。
粉体网：宋教授，请您给大家介绍一下石墨负极的特点。
宋教授：石墨负极是当前市场上主流的负极材料，它的特点表现在结构稳定性比较好，初始容量相对来说也比较高，循环稳定性也很好等方面。
粉体网：宋教授，天然石墨和人造石墨在实际应用中有什么不同？
宋教授：目前国内负极材料市场上应用最多的是人造石墨，天然石墨也占有一定的份额。天然石墨本身的结晶度及石墨化程度比较高，它的克容量要高于人造石墨。它的不足之处在于倍率性能、循环稳定性等方面还有待改善。人造石墨是一种采用焦炭等原材料，经高温处理人工制备的石墨材料，它的可调控性非常强，所以它的循环稳定性、倍率性能等都要优于天然石墨。但是，人造石墨的结晶度比天然石墨的结晶度要低一点，所以它的循环容量相比天然石墨稍微弱一点。
粉体网：宋教授，对于石墨负极的改性，您觉得需要从哪些方面入手？
宋教授：对于石墨负极改性，很多人在实验室阶段已经做了很多工作。但是真正的产业化、商业化要考虑到石墨负极改性过程中一些工艺的实际难度，目前主流的改性方法还是石墨负极表面包覆，用硬碳或者软碳对石墨进行包覆改性，提高材料的结构完整性和表面活性位点，降低锂离子与电解液的共嵌入等，从而提高材料的稳定性及倍率性能。所以说，目前主流的改性方法还是包覆改性。当然其他方法也是可以研究的，但是在真正的大规模推广上还需要做进一步的探讨。像表面氧化、掺杂等手段，目前仅限于实验室阶段。
粉体网：宋教授，目前，石墨负极的开发已经接近理论比容量的极限，还有提升的可能吗？
宋教授：纯石墨材料的容量基本上已经达到它的理论值了，再提高它的容量，非常难，所以现在需要想办法将石墨与具有更高理论比容量的材料进行复合，通过复合改性来提高石墨材料的容量，这是目前的一个主流观点。
粉体网：这种方法目前而言效果大吗？
宋教授：该方法提高容量的效果还是很大的，比如可以将石墨材料与硅材料进行复合，因为硅本身的理论容量大概是碳材料容量的10倍以上，但是它的体积膨胀比较大，循环稳定性比较差。所以，目前需要对硅进行改性，然后将硅与石墨按一定比例进行复合，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。目前商品化的硅碳复合材料比容量可达400mAh/g以上，已经超过372mAh/g。随着硅改性技术的进步，硅的添加量可以更高，那么硅碳材料或者说石墨材料的容量会进一步提高，从而满足更高能量密度的需求。
粉体网：宋教授，面对硅基负极等新型负极材料的挑战，石墨负极材料是否还有竞争优势？
宋教授：目前，好像大家觉得硅材料时代已经到来，碳材料或者说石墨材料即将退场，实际上不是这样的。因为尽管硅材料理论比容量比较高，但是实际应用的时候，硅材料的优点非常突出，同时它的缺点也非常显著，很典型的特点就是它的循环性能比较差，而且体积膨胀比较大。所以，硅材料必须进行改性，与循环稳定性更好的石墨材料进行复合，目前硅的复合量还是比较少的，90%以上还是石墨材料，我估计在很长一段时期内，即使硅碳材料的容量提高到了一个很高的水平，石墨材料或者说碳材料仍然离不了，因为它本身的优势非常突出，比如体积膨胀率，与硅材料相比非常小。再比如，它的循环性能、导电性能、结构稳定性等方面都是硅材料所不具备的。
（中国粉体网编辑整理/文正）
注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！
