中國(guó)粉體網(wǎng)訊  目前,非石墨類碳負(fù)極材料主要分為軟碳和硬碳,沒(méi)有明顯的面衍射峰,均為無(wú)定形結(jié)構(gòu),由石墨微晶和無(wú)定形區(qū)組成,無(wú)定形區(qū)中存在大量的微孔結(jié)構(gòu),微孔可作為可逆貯鋰的倉(cāng)庫(kù),可逆容量在合適的熱處理?xiàng)l件下,均大于372mAh/g，有的甚至超過(guò)1000 mAh/g。

軟碳

軟碳即易石墨化碳，是指在2000℃以上的高溫條件下能石墨化的無(wú)定形碳。結(jié)晶度低，晶粒尺寸小，晶面間距較大，與電解液的相容性好。首次充放電的不可逆容量較高，輸出電壓較低，無(wú)明顯的充放電平臺(tái)電位。常見(jiàn)的軟碳有石油焦和針狀焦等。

軟碳不直接用作負(fù)極材料，是制造人造石墨的原料，或者作為包覆材料改行天然石墨、合金等負(fù)極材料。

硬碳

硬碳又稱為難石墨化碳，是高分子聚合物的熱解碳，這類碳在3000℃的高溫也難以石墨化。硬碳有樹(shù)脂碳、有機(jī)聚合物熱解碳、碳黑。

聚糠醇樹(shù)脂碳已經(jīng)被日本索尼公司用作鋰離子負(fù)極材料，比容量可達(dá)400 mAh/g，其晶面間距適當(dāng)，有利于鋰的嵌入而不會(huì)引起結(jié)構(gòu)顯著膨脹，具有很好的充放電循環(huán)性能。

硬碳SEM圖

鋰嵌入無(wú)定形碳材料中，首先嵌入到石墨微晶中，然后進(jìn)入石墨微晶的微孔中。在脫嵌過(guò)程中，鋰先從石墨微晶中發(fā)生嵌脫，然后才是微孔中的鋰通過(guò)石墨微晶發(fā)生嵌脫，因此鋰在發(fā)生嵌脫的過(guò)程中存在電壓滯后現(xiàn)象。

沒(méi)有經(jīng)過(guò)高溫處理，碳材料中殘留有缺陷結(jié)構(gòu)，鋰嵌入時(shí)與這些結(jié)構(gòu)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致首次充放電效率低，此外，缺陷結(jié)構(gòu)在循環(huán)時(shí)不穩(wěn)定，容量隨著循環(huán)的進(jìn)行而衰減。