文章分析了石墨負(fù)極材料對(duì)鋰離子電池快充性能的影響機(jī)理，制備了不同焦類原料的一系列石墨負(fù)極材料，對(duì)其進(jìn)行了粒度、偏光以及XRD等測(cè)試，并制成鋰離子電池進(jìn)行倍率充電以及倍率循環(huán)測(cè)試。結(jié)果表明：取向性較好的焦類原料制備的石墨材料具有較好的快充性能。用改善后的石墨負(fù)極制作了高能量密度快充鋰離子電池，6C/1倍率循環(huán)測(cè)試300周的容量保持率達(dá)到86%以上。

引言

鋰離子電池自從問世以來，在多個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。從目前看，鋰離子電池不但普遍應(yīng)用在手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品中，在車載電源領(lǐng)域的應(yīng)用也取得了一定的突破；從未來市場(chǎng)對(duì)鋰離子電池的需求看：快速充電型鋰離子電池將成為鋰離子電池的重要方向。

為了改善石墨負(fù)極材料的快充性能，本文實(shí)驗(yàn)制備了由不同焦類原料制成的一系列石墨負(fù)極材料，對(duì)其進(jìn)行了粒度、偏光以及XRD等測(cè)試，制成鋰離子電池進(jìn)行倍率充電以及倍率循環(huán)測(cè)試。并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了分析。

鋰離子電池快速充電機(jī)理分析以及石墨對(duì)鋰電池快充的影響

以正極鈷酸鋰，負(fù)極石墨為例，鋰離子電池充電時(shí)正負(fù)極的反應(yīng)如下：

正極反應(yīng)方程式：LiCoO2→Li1-xCoO2+xLi+xe-

負(fù)極反應(yīng)方程式：xLi+xe-+6C→LixC6

鋰離子電池在充電時(shí)，鈷酸鋰的部分Li+脫離晶格進(jìn)入電解液，然后遷移到負(fù)極活性物質(zhì)碳的晶格之中（嵌入），生成LixC化合物。

在這個(gè)過程當(dāng)中，鋰離子在電場(chǎng)和濃度梯度的作用下從正極遷移、擴(kuò)散到負(fù)極，經(jīng)歷了在溶液中的液相擴(kuò)散、在石墨表面的電化學(xué)反應(yīng)以及在石墨中的固相擴(kuò)散。

而鋰在石墨內(nèi)部的固相擴(kuò)散系數(shù)相對(duì)較小（通常情況下只有約為10-10cm2.s-1），這使鋰在石墨內(nèi)部的固相擴(kuò)散容易成為整個(gè)電極反應(yīng)的控制步驟。因此，改進(jìn)石墨材料，提高鋰在石墨中的固相擴(kuò)散，能夠有效降低電池的極化與析鋰的風(fēng)險(xiǎn)，提升鋰離子電池的快充性能。

石墨的制備

不同焦類原料人造石墨的制備：分別選取不同焦類原料a，b，c，經(jīng)過粉粹、過篩處理后，在2800℃溫度下進(jìn)行高溫石墨化處理，升溫速度：15℃/min，恒溫時(shí)間：5h，高溫處理后的材料過篩250目篩網(wǎng)，得到人造石墨A、B、C。不同人造石墨材料的理化指標(biāo)見表1。

扣電組裝

取CR2016型號(hào)扣式電池殼，在正極殼中滴加電解液，再依次放入負(fù)極片、隔膜（在負(fù)極片、隔膜上分別滴加電解液）、處理好的鋰片，泡沫鎳、不銹鋼片，蓋上負(fù)極殼將電池封口，制成CR2016型號(hào)扣式電池。

全電池組裝

將質(zhì)量比為96.5：1.5：2的鈷酸鋰、PVDF、導(dǎo)電劑碳黑SuperP與溶劑NMP混勻后，涂覆在16μm厚的鋁箔上；將質(zhì)量比為96：3：1的人造石墨、粘結(jié)劑（羧甲基纖維素鈉CMC、丁苯橡膠SBR=1：1）和導(dǎo)電劑碳黑SuperP與溶劑去離子水混勻后，涂覆在10μm厚的銅箔上。涂覆好的正、負(fù)極片經(jīng)制片、卷繞、干燥、注液、封口及化成、分容等工序，制成554065型軟包鋰離子電池。