改性球形天然石墨锂离子电池负极材料的研究

石墨负极材料工艺石墨作为一种常用的负极材料，广泛应用于锂离子电池、超级电容器等电化学储能设备中。

石墨负极材料工艺是指将石墨原料加工成能够满足电池性能要求的负极材料的一系列步骤。

本文将从石墨原料的选择、石墨材料的制备、石墨负极电极片的制备以及石墨负极材料工艺的优化等方面进行探讨。

首先，石墨负极材料的工艺开始于原料的选择。

石墨原料通常采用天然石墨或人工石墨。

天然石墨中的结晶度较高，电化学性能较好，但价格较高；而人工石墨具有较低的结晶度和较差的电化学性能，但价格相对便宜。

在实际选择中，需根据应用要求和经济因素来选择合适的石墨原料。

其次，石墨材料的制备是石墨负极材料工艺的核心环节。

石墨材料制备主要包括石墨粉体的制备和石墨颗粒的改性两个步骤。

石墨粉体的制备通常采用机械研磨、化学氧化还原或高温碳化等方法。

在石墨颗粒改性方面，常用的方法包括石墨粉体与聚合物或其他添加剂的混合，通过机械挤压、涂覆、滚压等工艺将石墨粉体均匀分散到添加剂中。

接下来是石墨负极电极片的制备。

石墨负极电极片制备主要包括浆料制备、涂覆及干燥、烧结等工艺步骤。

浆料制备是将石墨粉体与导电剂等添加剂混合后，通过分散、搅拌等方法制备成均匀的浆料。

涂覆及干燥是将浆料均匀涂布在当前极材料（通常是铜箔）上，并通过烘干去除溶剂，形成一层均匀的石墨负极膜。

烧结是将电极片在高温下进行烧结处理，使石墨颗粒相互融合，增加电极的机械稳定性和导电性能。

最后是石墨负极材料工艺的优化。

石墨负极材料的优化主要在于提高其比容量、循环寿命和环境适应性。

其中，提高比容量的方法包括优化石墨材料的结构和形貌，增加石墨层间的锂离子扩散速率；提高循环寿命的方法主要是通过控制石墨表面的氧化程度，减少电解液中的溶解物，减缓电池的容量衰减；增强环境适应性的方法包括改进石墨的稳定性，提高其在不同温度和湿度条件下的电化学性能。

综上所述，石墨负极材料工艺是将石墨原料加工成满足电池性能要求的负极材料的过程。

锂离子电池负极材料各自的优缺点锂离子电池是目前应用最广泛的可充电电池之一，其负极材料在电池性能和循环寿命方面起着重要作用。

本文将从几个常见的锂离子电池负极材料出发，分别介绍它们的优点和缺点。

1. 石墨（Graphite）优点：石墨是目前锂离子电池中最常用的负极材料之一，其优点如下：(1) 电化学稳定性好，具有较高的电导率和很好的循环寿命；(2) 能够实现相对较高的充放电容量；(3) 成本低廉，资源丰富，制备工艺成熟。

缺点：尽管石墨具有较好的性能，但也存在一些缺点：(1) 石墨的比容量相对较低，难以满足对高能量密度的要求；(2) 石墨材料存在一定的体积变化，会导致电池在循环过程中容量衰减；(3) 石墨材料在低温下的循环性能较差。

2. 硅（Silicon）优点：硅是一种具有高容量和高导电性的材料，逐渐成为锂离子电池负极材料的研究热点，其优点如下：(1) 硅具有较高的理论比容量，可以实现更高的能量密度；(2) 硅具有较好的导电性能，可以提高电池的功率密度；(3) 硅材料丰富，成本相对较低。

缺点：尽管硅具有较好的性能，但也存在一些缺点：(1) 硅材料在充放电过程中会发生体积膨胀，导致电极结构破坏和容量衰减；(2) 硅材料对于电解液中的锂离子扩散速率较慢，会影响电池的充放电速率；(3) 硅材料的制备工艺相对复杂，需要进一步提高工艺成熟度。

3. 磷酸铁锂（LiFePO4）优点：磷酸铁锂是一种具有优良特性的锂离子电池负极材料，其优点如下：(1) 磷酸铁锂具有较高的电化学稳定性和循环寿命，能够实现长循环寿命和高安全性；(2) 磷酸铁锂具有较高的理论比容量和较好的电导率；(3) 磷酸铁锂材料无毒无害，环保性能好。

缺点：尽管磷酸铁锂具有较好的性能，但也存在一些缺点：(1) 磷酸铁锂的比容量相对较低，难以满足高能量密度的需求；(2) 磷酸铁锂材料的制备工艺相对复杂，成本较高；(3) 磷酸铁锂材料的电导率较低，在高功率应用中表现较差。

人造石墨和天然石墨负极材料石墨是一种具有多种应用的材料，它具有良好的导电性、热导性和化学稳定性，因而在电池、涂料、润滑剂等领域具有重要作用。

人造石墨和天然石墨是两种常见的负极材料，它们在电池等领域都有着广泛的应用。

本文将对人造石墨和天然石墨的特性、制备方法、以及在电池中的应用进行综合性的探讨。

一、人造石墨的特性1.1晶体结构人造石墨是一种由碳原子构成的材料，具有六方晶系的结构。

它的晶体结构稳定，具有良好的导电性和热导性，因此在电池等领域有着重要的应用。

1.2物理性质人造石墨具有一定的硬度和弹性，同时具有良好的润滑性和耐磨性。

这些特性使得人造石墨在润滑剂、密封材料等方面有着广泛的应用。

1.3化学性质人造石墨具有良好的抗腐蚀性和化学稳定性，可以在酸、碱等腐蚀性物质中保持稳定。

这使得人造石墨在一些特殊环境下具有重要的应用价值。

二、人造石墨的制备方法2.1石墨化学气相沉积法石墨化学气相沉积法是一种常见的人造石墨制备方法，其步骤包括将碳源物质在高温环境下分解，使其碳原子沉积在基底上形成石墨薄膜。

这种方法制备的人造石墨薄膜具有均匀的厚度和优异的导电性。

2.2电化学沉积法电化学沉积法是利用电化学反应在电极表面形成石墨层的方法。

通过在合适的电解液中施加电压，使得碳源物质在电极表面沉积形成石墨层。

这种方法制备的人造石墨层具有良好的结晶性和导电性。

2.3化学氧化还原法化学氧化还原法是利用化学氧化还原反应将碳源物质氧化并还原为石墨的方法。

这种方法制备的人造石墨具有较高的纯度和均匀的晶体结构。

三、人造石墨在电池中的应用3.1锂离子电池人造石墨作为负极材料在锂离子电池中具有重要的应用。

它具有良好的导电性和化学稳定性，能够有效储存和释放锂离子，从而实现电池的高效能量存储。

3.2钠离子电池人造石墨还可以作为负极材料在钠离子电池中应用。

它具有良好的离子传输性能和循环稳定性，能够有效提高电池的循环寿命和能量密度。

3.3电容器人造石墨也可以作为电容器的负极材料。

锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点一、石墨定义：1、石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子（排列方式呈蜂巢式的多个六边形）以共价键结合，构成共价分子。

2、由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。

石墨是其中一种最软的矿物，它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。

二、石墨的特殊性质：1、导电性：石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。

石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。

2、导热性：导热性超过钢、铁、铅等金属材料。

导热系数随温度升高而降低，甚至在极高的温度下，石墨成绝热体。

3、耐高温性：石墨的熔点为3850±50℃，沸点为4250℃，即使经超高温电弧灼烧，重量的损失很小，热膨胀系数也很小。

石墨强度随温度提高而加强，在2000℃时，石墨强度提高一倍。

4、润滑性：石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小，鳞片越大，摩擦系数越小，润滑性能越好。

由于其润滑性，在超细研磨里难度很高，使用叁星飞荣立式砂磨机可以研磨到纳米级别细度。

5、化学稳定性：石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。

6、可塑性：石墨的韧性好，可碾成很薄的薄片。

7、抗热震性：石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏，温度突变时，石墨的体积变化不大，不会产生裂纹。

三、石墨的中国产地：1、我国以黑龙江鸡西市恒山区密山市柳毛乡为最大的产地。

以及黑龙江省的七台河市、鹤岗市和双鸭山市等。

2、山东省莱西市为我国石墨重要产地之一。

3、吉林省磐石市也是石墨产地之一。

4、内蒙古乌拉特中旗高勒图矿区发现全国最大晶质石墨单体矿。

5、陕西省煤田地质局一九四队在陕西洋县发现3条石墨矿带。

石墨负极的扩散反应动力学石墨负极是锂离子电池中常用的负极材料，其具有高电导率、良好的化学稳定性和较高的比容量。

在锂离子电池中，锂离子通过电解质在正极和负极之间进行来回迁移，完成电池的充放电过程。

石墨负极在锂离子电池中起着储存锂离子的重要作用。

石墨负极中的锂离子主要通过扩散反应进行迁移。

扩散反应是指物质在不同浓度梯度下的自发性迁移过程。

在锂离子电池中，锂离子从正极迁移到负极时，需要克服石墨表面的屏障能，并通过石墨晶格间的间隙进行扩散。

这一过程涉及到锂离子在石墨表面的吸附和解吸、石墨晶格的扩散等多个步骤。

石墨负极的扩散反应动力学可以通过各种实验方法进行研究。

其中最常用的方法是恒电流充放电实验和循环伏安实验。

在恒电流充放电实验中，通过改变充放电电流密度，观察电池的电压变化和容量损失，可以得到锂离子在石墨负极中的扩散速率。

而循环伏安实验则通过测量电流和电压的关系，来研究锂离子在石墨负极中的电荷传递和扩散反应过程。

石墨负极的扩散反应动力学主要包括扩散系数、电荷转移系数和电化学反应速率等参数。

扩散系数可以描述锂离子在石墨负极中的扩散速率，其大小与温度、电势差等因素有关。

电荷转移系数则反映了电荷在电极界面传递的效率，其值介于0和1之间，越接近1表示传递效率越高。

电化学反应速率则决定了锂离子在石墨负极中的充放电速率，其受到电流密度、温度和电极表面特性等因素的影响。

石墨负极的扩散反应动力学研究对于锂离子电池的性能提升和寿命延长具有重要意义。

通过深入理解扩散反应的动力学特性，可以优化电池的设计和材料选择，提高电池的能量密度和循环稳定性。

此外，研究石墨负极的扩散反应动力学还有助于揭示锂离子电池中的电化学储能机制，为新型储能技术的发展提供理论基础。

石墨负极的扩散反应动力学是锂离子电池领域的重要研究方向。

通过实验方法和理论模型的结合，可以深入探究锂离子在石墨负极中的扩散反应过程及其动力学特性。

这将为锂离子电池的性能优化和新型储能技术的发展提供重要理论支持。

石墨负极形貌、结构在电池长期循环中的演变导读锂电池是一种“摇椅”式工作的二次电池，如果锂离子在石墨负极和正极材料间来回无损失穿梭，那么这将是最理想的状态，但是事实是由于受到石墨层状结构、正极材料晶体结构、电解液离子传导率、温度等多重因素的影响，锂电池会在使用过程中逐渐衰减、变差，直至无效在现行的锂离子电池中，常用的锂电池负极材料主要分为碳类负极材料、钛酸锂以及硅基复合材料等等，由于钛酸锂的能量密度限制、硅基复合材料的膨胀劣性一直没有得到很好的解决，碳类负极材料依旧占据着锂电负极的主要部分。

碳类负极材料主要是由石墨，硬炭，软炭负极三类组成的，石墨是常用的负极材料。

石墨由于具备电子电导率高、锂离子扩散系数大、层状结构在嵌锂前后体积变化小、嵌锂容量高和嵌锂电位低等优点，成为目前主流的商业化锂离子电池负极材料。

大家都知道，锂电池是一种“摇椅”式工作的二次电池，如果锂离子在石墨负极和正极材料间来回无损失穿梭，那么这将是最理想的状态，但是事实是由于受到石墨层状结构、正极材料晶体结构、电解液离子传导率、温度等多重因素的影响，锂电池会在使用过程中逐渐衰减、变差，直至无效。

在长期循环的过程中，锂电池的石墨负极形貌、结构会发生怎样的变化呢？正极材料采用钴酸锂，负极材料采用石墨，制备出锂电池后对其进行长期循环试验，并在不同循环节点取样检测分析。

1石墨负极的形貌在长期循环中的演变锂电池循环试验进行了1000周，分别取未装配（a）、活化后（b）、600周（c）、700周（d）、800周（e）、900周（f）、1000周（g）的负极极片进行SEM分析，结果如图1所示：图1.不同循环次数后石墨负极的SEM 图（5000 倍）可以看到，无论是未装配、活化还是循环后的石墨材料均是由几百纳米到几十微米的颗粒组成，颗粒尺寸分布并不均匀，而且5000 倍的放大图中并未发现石墨材料的形貌出现变化。

在50000 倍的放大图中（图2），未装配的石墨具有干净的表面，只活化的石墨表面开始出现膜状物质，而且在接下来的充放电循环过程中石墨表面同样也存在这些膜状物质。

高性能天然石墨负极材料生产及应用开发方案一、实施背景随着电动汽车、电子设备等行业的快速发展，锂离子电池的需求持续增长。

石墨负极材料作为锂离子电池的关键组成部分，其性能直接影响到电池的能量密度、充放电速率和循环寿命。

目前，市场上的石墨负极材料主要以人造石墨为主，但天然石墨具有更高的能量密度和更低的成本，因此开发高性能的天然石墨负极材料具有巨大的市场潜力。

二、工作原理天然石墨负极材料的工作原理主要基于石墨的层状结构和锂离子在层间的嵌入/脱出。

在充电过程中，锂离子从正极材料中脱出，通过电解质和隔膜，嵌入到石墨的层状结构中；放电过程中，锂离子从石墨层间脱出，回到正极材料中。

由于石墨的层状结构，锂离子可以在层间快速嵌入/脱出，从而保证了电池的高充放电速率。

三、实施计划步骤1.原料选取与处理：选择高纯度、大片径的天然石墨，以增加锂离子的嵌入/脱出容量。

对原料进行破碎、球磨、酸洗等处理，去除杂质，提高石墨的电化学活性。

2.物理/化学活化：通过物理或化学方法（如机械球磨、等离子处理、氧化还原等），增加石墨层间的缺陷和活性位点，提高锂离子嵌入/脱出的可逆性。

3.表面修饰：利用化学气相沉积（CVD）等技术，在石墨表面沉积金属或非金属元素，改善其电化学性能。

4.制片与组装：将活化后的石墨制成电极片，与集流体、隔膜等组装成电池。

5.性能测试与优化：对电池进行充放电性能、循环寿命、倍率性能等测试，根据结果调整工艺参数，优化材料性能。

四、适用范围本方案适用于电动汽车、储能系统、电子设备等领域。

通过提高天然石墨负极材料的性能，可有效降低锂离子电池的成本，同时提高其能量密度和充放电速率，满足各领域对高性能电池的需求。

五、创新要点1.原料优选：选用特定类型和质量的天然石墨作为原料，以确保获得高性能的负极材料。

2.多级活化技术：通过物理和化学方法相结合，实现石墨层间的深层次活化，提高锂离子嵌入/脱出的容量和可逆性。

3.表面功能化：利用先进的表面工程技术，改善石墨表面的电化学性能，提高其循环寿命和稳定性。

锂离子电池碳负极材料的研究进展赵永胜（河北工业大学化工学院应用化学系，天津 300130）摘要综述了锂离子电池碳负极材料中石墨化碳、无定形碳和碳纳米材料近几年的研究成果及发展方向，探讨了该类材料目前存在的问题及解决办法，对该类材料的发展趋势进行了展望。

关键词锂离子电池负极材料碳材料Research progress of carbon anode materials forlithium ion batteriesZhao Yongsheng（Department of Applied Chemistry，School of Chemical Engineering and Technology，Hebei University of Technology，Tianjin 300130）Abstract：The research achievements on three main aspects in the field of lithium ion battery carbon anode materials in recent years. Graphitized carbon,amorphous carbon,carbon nano-materials are summarized. The problems in these materials and the feasible methods to solve the problems are discussed. Finally, the developing trend of lithium ion battery carbon anode materials is prospected.Keywords：Lithium ion batteries；anode materials；carbon materials 自1991年日本索尼公司开发成功以碳材料为负极的锂离子电池（LixC6/LiX In PC-EC（1:1）/Li1-x CoO2）以来（LiX为锂盐），锂离子电池已迅速向产业化发展，并在移动电话、摄像机、笔记本电脑、便携式电器上大量应用[1]。

石墨负极反弹机理研究报告石墨负极反弹机理研究报告引言电池是现代社会不可或缺的能源储存设备之一，而石墨负极是一种常见的电池负极材料。

在电池充放电过程中，石墨负极会发生反弹现象，即充电过程中膨胀，放电过程中收缩。

该现象对电池性能和寿命有重要影响。

本报告旨在通过对石墨负极反弹机理的研究，探讨其发生原因和影响因素。

一、反弹现象的观察与分析我们通过实验观察和数据分析发现，石墨负极在充电过程中会发生膨胀，而在放电过程中会收缩。

这种反弹现象对电池的容量、循环寿命和安全性均有重要影响。

二、反弹现象发生的原因1. 石墨层间锂离子嵌入与脱嵌：在充电过程中，锂离子从电解液中嵌入到石墨负极的石墨层间结构中，导致石墨负极的膨胀；而在放电过程中，锂离子从石墨层间结构中脱嵌，导致石墨负极收缩。

这种嵌入与脱嵌过程会导致石墨负极的体积变化，从而引起反弹现象。

2. 电池中的气体释放与吸收：在充电过程中，石墨负极中的氢气和水蒸气会逐渐产生，并被锂离子嵌入到石墨层间结构中；而在放电过程中，锂离子从石墨层间结构中脱嵌，氢气和水蒸气开始释放。

气体的释放与吸收也会导致石墨负极的体积变化，引起反弹现象。

三、影响因素分析1. 充放电倍率：充放电倍率是指电池在单位时间内充放电的速率。

我们发现，当充放电倍率增加时，石墨负极的反弹现象会更加明显。

这是因为在高倍率下，锂离子嵌入与脱嵌过程更加剧烈，导致石墨负极的体积变化更为显著。

2. 温度：温度也是影响石墨负极反弹的重要因素之一。

我们发现，在高温环境下，石墨负极的反弹现象更加明显。

这是因为在高温下，锂离子的嵌入与脱嵌速率增加，导致石墨负极的体积变化更加剧烈。

3. 石墨负极材料的结构与纯度：石墨负极材料的结构和纯度也会影响反弹现象。

我们发现，结构较完整且纯度较高的石墨负极材料，其反弹现象相对较小。

这是因为结构完整的石墨负极能更好地容纳锂离子嵌入与脱嵌带来的体积变化。

结论通过对石墨负极反弹机理的研究，我们得出以下结论：1. 反弹现象是石墨负极充放电过程中自然发生的现象，对电池性能和寿命有重要影响。

【干货】锂离子电池硅氧化物负极材料的研究进展负极作为其关键构成成分之一，直接决定了锂离子电池的性能，目前市场上主要采用石墨类负极材料。

然而，石墨类负极的两个致命缺陷：低能量密度(理论比容量372mAh·g–1)和安全隐患(“析锂”现象)令其无法适用于动力电池。

因此，寻找一种新型高容量、安全性好和长循环的材料来替换石墨类负极材料成为动力锂离子电池进一步发展的关键。

硅因其超高比容量(理论值4200mAh·g–1)、低嵌锂电位(300%)，使活性材料粉化、电极内电接触失效以及新固相电解质层SEI重复生成，最终导致循环性能迅速衰退。

为改善硅负极循环稳定性，研究者们做了各种改性。

近年来，一种已经产业化的工业原料硅氧化物(SiOx，0<x≤2)引起了人们的特别关注，最常见的如氧化亚硅(SiO，x≈1)，目前已经开始用于锂离子电池负极材料并展现出巨大的潜力。

SiOx与碳石墨类材料相比，具有较高的比容量，与Si单质相比拥有良好的循环稳定性。

为此，近些年来研究者们对硅氧化物负极材料做了大量的研究工作。

本文从SiOx的结构与电化学储锂机制方面出发，介绍了SiOx的结构与电化学性能的关系，阐明了SiOx存在的主要挑战问题，并归纳了近期研究者们对硅氧化物负极的主要改进思路，最后对 SiOx负极材料未来发展方向进行了展望。

1 SiOx结构SiOx材料早在几十年前就已被人们所认知并在许多功能性应用中实现商业化，如利用其半导体属性而广泛运用于各种光电子器件，之后才被运用于锂离子电池负极材料。

因为SiOx为一种无定形结构，且在SiOx中Si的化合价态存在多样性(Si0、Si2+、 Si4+等)，一些常规测试技术手段如X射线衍射(XRD)，X射线光电子谱(XPS)和X射线Raman 衍射等分辨率有限，仅能提供无定型SiOx的平均结构信息，因此，对于SiOx微观结构的确定长期以来一直是个难题。

随着科技的不断进步，对SiOx的结构认识也在不断深入。

锂离子石墨负极材料灰分测定方法锂离子电池作为一种重要的储能装置，其性能与电池材料密切相关。

锂离子电池中的负极材料起到存储和释放锂离子的重要作用，其中石墨是一种常用的负极材料。

为了评估石墨负极材料的性能，灰分测定方法被广泛应用。

灰分是指在高温下，石墨样品中不能燃烧的无机杂质含量。

灰分的测定对于石墨负极材料的性能评估非常重要，因为灰分会影响石墨材料的导电性、循环稳定性和能量密度等关键性能。

一般而言，灰分的测定方法主要包括样品准备、加热处理和灰分测定三个步骤。

首先是样品准备。

将石墨样品研磨成细粉末，并通过筛网筛选出所需颗粒大小的样品。

为了保证测定结果的准确性，通常需要多次重复样品准备过程。

接下来是加热处理。

将事先称好的石墨样品放入已经预热至指定温度的炉中，进行高温处理。

在加热过程中，样品中的有机杂质会燃烧残留下无机物，即灰分。

加热的温度和时间是灰分测定方法中的关键参数，需要根据具体情况来确定。

最后是灰分测定。

在加热处理后，将炉中的样品冷却并取出。

然后将样品转移到瓷盘中，称量其质量。

再将瓷盘放入炉中，加热至一定温度，使残留的有机物燃烧掉，并保持一段时间。

然后取出瓷盘，冷却并再次称量其质量。

通过质量的差值可以计算出样品中的灰分含量。

需要注意的是，在进行灰分测定时，需要采取一系列的措施来排除外界环境中的杂质对测定结果的影响。

例如，炉中要保持干燥和清洁，以免引入额外的灰分。

同时，样品的处理和测定要严格控制操作条件，以保证灰分测定的准确性和可重复性。

除了灰分测定方法，还有其他方法可以评估石墨负极材料的性能。

例如，循环伏安法可以用于评估石墨材料的电化学性能，扫描电子显微镜可以用于观察石墨材料的表面形貌，X射线衍射可以用于分析石墨材料的结晶性质等。

这些方法可以作为灰分测定方法的补充，共同为石墨负极材料的性能评估提供全面的信息。

锂离子石墨负极材料的灰分测定方法是评估其性能的重要手段之一。

通过合理的样品准备、加热处理和灰分测定步骤，可以获得准确的灰分含量。

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 3 期废旧锂离子电池负极石墨循环再生的研究进展楚振普1，陈禹蒙2，3，李俊国3，孙庆轩2，刘科1，3，4（1 南方科技大学化学系，广东 深圳 518055；2 深圳职业技术学院机电工程学院，广东 深圳 518055；3 南方科技大学创新创业学院，广东 深圳 518055；4 广东省催化重点实验室，广东 深圳 518055）摘要：锂离子电池使用6~8年后，其容量会出现一定程度的衰减，从而产生大量废弃物。

负极石墨在电池中质量分数占比为12%~21%，对其回收利用有利于保护环境和发展经济。

针对废旧锂离子电池负极石墨再生为电池级石墨的方法展开综述，主要介绍了浸出煅烧组合、石墨表面涂覆、制备复合材料和杂原子掺杂的方法，并在能耗、电化学性能等方面做了简要比较。

目前，在众多再循环方向中，将废旧石墨再生为电池级石墨是最合适的路径，而且能从根源上解决负极材料的再生问题。

在此基础上，未来应开发更加高效环保的浸出剂，寻求多路径的低温煅烧方法，尝试其他高容量负极材料与废旧石墨复合或者石墨表面的低成本涂层，加强杂原子在石墨中掺杂机理的研究。

关键词：废旧锂离子电池；石墨；再生；回收；废物处理中图分类号：X705 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）03-1524-11Review on recycling of graphite anode from spent lithium-ion batteriesCHU Zhenpu 1，CHEN Yumeng 2，3，LI Junguo 3，SUN Qingxuan 2，LIU Ke 1，3，4(1 Department of Chemistry, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, Guangdong, China;2School of Mechanical and Electrical Engineering, Shenzhen Polytechnic, Shenzhen 518055, Guangdong, China; 3 School of Innovation and Entrepreneurship, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, Guangdong, China;4Guangdong Provincial Key Laboratory of Catalysis, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055,Guangdong, China)Abstract: Lithium-ion battery capacity will reduce to a certain extent after used for 6—8 years and a large amount of waste are generated. The graphite anode accounts for 12%—21% of battery and its recycling is beneficial to the environment protection and economic development. In this paper, the regenerating methods of spent graphite anode into battery-grade graphite are summarized, which includethe combination of leaching and calcination, graphite surface coating, preparation of composite materials and heteroatom doping. A brief comparison of these methods is also presented in terms of energy consumption and electrochemical performance. At present, direct regeneration for lithium-ion batteries is considered as the most suitable method for the regeneration of anode materials. In the future, moreefficient and eco -friendly leaching agents and the multi-path low-temperature calcination methods DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0419收稿日期：2023-03-20；修改稿日期：2023-05-30。

锂离子电池快充石墨负极材料的研究进展及评价方法孙方静;韦连梅;张家玮;喻宁波;吴敏昌;乔永民;王利军;张洁【摘要】近几年,随着人们对纯电动汽车(EV)和混合动力电动汽车(HEV)的需求日益见长,对高功率和高能量密度锂离子电池(LIB)的要求也越来越高.石墨是LIB最常用的负极材料,具有高能量密度、低电压、良好的电导率、资源丰富和价格低廉等优点.然而,在大电流充电时,石墨材料存在充电容量低且表面容易析锂等缺点,导致锂离子电池有效容量偏低及严重的安全问题.本文综述了快充石墨材料的研究进展,提出了几种评价材料快速充电性能的方法,为快充锂离子电池的开发提供理论指导.【期刊名称】《储能科学与技术》【年(卷),期】2017(006)006【总页数】8页(P1223-1230)【关键词】锂离子电池;石墨材料;快速充电;评价方法【作者】孙方静;韦连梅;张家玮;喻宁波;吴敏昌;乔永民;王利军;张洁【作者单位】上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海杉杉科技有限公司,上海201209;上海杉杉科技有限公司,上海201209;上海杉杉科技有限公司,上海201209;上海第二工业大学环境与材料工程学院,上海201209;上海杉杉科技有限公司,上海201209【正文语种】中文【中图分类】TM911锂离子电池（LIB）因其高能量密度、自放电能力小及充电效率高等优点而被广泛用于小型电气设备，如移动电话和笔记本电脑[1]，未来锂离子电池有望应用到电动汽车行业中。

然而，当前锂离子电池较长的充电时间和较低的能量密度使其无法完全满足电动汽车的需求。

因此，人们迫切地希望进一步提高锂离子电池的功率特性和能量密度[2]。

锂离子电池中（图1），锂离子的扩散过程包括：①Li+在正极材料的扩散；②Li+从正极材料中脱出；③L i+在电解液中传递；④Li+穿过负极表面SEI膜；⑤Li+在负极材料中的扩散。

天然石墨和人造石墨负极锂离子扩散系数天然石墨和人造石墨是两种常用于锂离子电池负极材料的材料。

在理解它们的锂离子扩散系数之前，我们首先需要了解锂离子电池的工作原理以及负极材料在其中的作用。

锂离子电池是一种以锂离子在正负极之间的迁移来存储和释放电能的电池。

在充电过程中，锂离子从正极材料中释放并通过电解液向负极材料迁移，同时电池的电子通过外部电路流入负极，完成电子转移。

而在放电过程中，锂离子从负极材料汇聚并回到正极材料。

负极材料在锂离子电池中扮演着重要的角色，它们有助于提供电子通道和保持锂离子的储存。

在过去的几十年里，天然石墨一直是锂离子电池中最常用的负极材料之一。

然而，随着对电池性能的要求不断提高，人造石墨作为一种新型的负极材料也引起了广泛的关注。

天然石墨是一种由石墨矿石经过加工制得的材料，它具有良好的导电性和可逆的储锂性能。

天然石墨的结构由层层堆叠的石墨片组成，这些石墨片之间通过范德华力相互吸引。

锂离子在天然石墨中的储存是通过锂离子插层和脱层的方式实现的。

锂离子插入时，其尺寸与石墨层之间的间隙相匹配，从而插入到石墨层的空隙中。

当电池放电时，锂离子则从石墨层脱离并返回电解液中。

与天然石墨相比，人造石墨具有更高的纯度和更均匀的结构。

人造石墨通常通过高温炭化处理来制备，这种处理可以使其晶体结构更加有序。

这使得人造石墨具有更高的导电性和更好的储锂性能。

此外，在人造石墨材料中，锂离子在结构中的储存方式更为复杂。

除了插层和脱层外，人造石墨还可以通过锂离子的吸附和表面反应等机制来储存锂离子。

这些机制的存在使得人造石墨具有更高的储锂容量和更好的循环稳定性。

在分析天然石墨和人造石墨负极材料的锂离子扩散系数时，我们需要关注锂离子在材料中的迁移速率。

锂离子的迁移速率决定了电池的充放电速率和容量。

一般来说，锂离子的迁移速率受到以下因素的影响：材料的结构和晶体缺陷、锂离子插入和脱层的动力学过程以及电解液与负极材料之间的相互作用。