石墨负极对锂离子电池快充性能的影响

龚静君

摘 要：文章分析了石墨负极材料对锂离子电池快充性能的影响机理，制备了不同焦类原料的一系列石墨负极材料，对其进行了粒度、偏光以及XRD等测试，并制成锂离子电池进行倍率充电以及倍率循环测试。结果表明：取向性较好的焦类原料制备的石墨材料具有较好的快充性能。用改善后的石墨负极制作了高能量密度快充锂离子电池，6C/1倍率循环测试300周的容量保持率达到86%以上。

关键词：快充；石墨；锂离子电池

引言

锂离子电池自从问世以来，在多个领域得到了广泛的应用。从目前看，锂离子电池不但普遍应用在手机、数码相机、平板电脑等电子产品中，在车载电源领域的应用也取得了一定的突破；从未来市场对锂离子电池的需求看：快速充电型锂离子电池将成为锂离子电池的重要方向[1]。为了改善石墨负极材料的快充性能，本文实验制备了由不同焦类原料制成的一系列石墨负极材料，对其进行了粒度、偏光以及XRD等测试，制成锂离子电池进行倍率充电以及倍率循环测试。并对测试结果进行了分析。

1 锂离子电池快速充电机理分析以及石墨对锂离子电池快充的影响

以正极钴酸锂，负极石墨为例，锂离子电池充电时正负极的反应如下[2]：

正极反应方程式：LiCoO2→Li1-xCoO2+xLi+xe-

负极反应方程式：xLi+xe-+6C→LixC6

锂离子电池在充电时，钴酸锂的部分 Li+脱离晶格进入电解液，然后迁移到负极活性物质碳的晶格之中（嵌入），生成 LixC化合物。在这个过程当中，锂离子在电场和浓度梯度的作用下从正极迁移、扩散到负极，经历了在溶液中的液相扩散、在石墨表面的电化学反应以及在石墨中的固相扩散。……