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2022-03-22
颗粒在线讯：包含人造石墨和天然石墨的石墨家族由于具有相对较高的理论比容量（372mAh/g）和合适的脱嵌锂电位因而被广泛应用于锂离子电池负极材料。近年来，处于减少CO2排放的考量，天然石墨（NG）的市场份额逐渐扩大。最近，清华大学康飞宇教授等对天然石墨在锂离子电池中的起源、作用和相关研究进展进行了详细概括总结。
本文要点：
1）天然石墨主要分为片状石墨和微晶石墨。作为锂离子电池负极材料，片状石墨表现出较高的可逆比容量和首周库伦效率，但是其循环稳定性稍差；而微晶石墨循环稳定性和倍率性能都不错但是首周库伦效率较低。而且，这两种石墨在快充过程中都面临着析锂的问题。
2）文章总结了解决石墨负极上述问题的常见策略。第一种方法是进行碳包覆：碳包覆可以降低石墨的比表面积，减少电解液侵蚀的机会，因而降低电解液溶剂在低电位下的不可逆分解，从而提高首周库伦效率。第二种方案是构建复合石墨负极材料来提高容量，比如将石墨与比容量很高的合金类负极如Si等复合。此外，由天然石墨衍生出的石墨烯材料也具备十分优异的电化学性能。
3）文章对石墨负极的发展做出了展望：为了实现更高的锂电池安全性和能量密度，应更多地关注稳定固态电解质和高性能全固态电解质的混合石墨-锂负极之间的界面问题，尤其是在长循环期间的大电流密度和高面积容量条件下的应用。而石墨烯的未来研究应集中在开发可扩展且低成本的生产方法同时不牺牲石墨烯的质量。
Liang Zhao et al, Revisiting the Roles of Natural Graphite in Ongoing Lithium-Ion Batteries, Advanced Materials, 2022
DOI: 10.1002/adma.202106704
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202106704
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