新型炭材料研究論文|北京化工大學宋懷河教授：用于鋰離子高體積儲存致密石墨顆粒的濕法制備

【背景介紹】

由于低鋰化電位、高導電性、優秀的循環性能以及低成本等特點，石墨被認為是最合適的鋰離子電池負極材料，并且已商業化使用20多年。但隨著科技的發展，在電子設備微型化、動力電池小型化的趨勢下，如何提高石墨負極的體積容量是一個亟待解決的問題。

【主要內容】

針對這一問題，北京化工大學宋懷河教授課題組在《新型炭材料》（New Carbon Materials，2022, 37(2), 402-411）上發表研究論文“A wet granulation method to prepare graphite particles with a high tap density for high volumetric energy density lithium-ion storage”。該文報道了一種通過濕法制粒制備高振實密度石墨顆粒的簡單方法。通過高剪切濕法制粒技術將石墨化洋蔥碳（GOC）和人造超細石墨（AG）致密成球型大顆粒（WG-GOC、WG-AG），見圖1。所制備石墨顆粒具有較高的球型度和致密度，能有效地提高材料振實密度，并獲得了高體積比容量。

圖1 不同石墨材料造粒制備示意圖

造粒前后材料的結構表征如圖2所示。黏結劑的加入并沒有破壞原料石墨的結構特征，造粒后的石墨顆粒保持原有的高石墨化度，石墨材料的電化學特征得以保留。

圖2 造粒前后材料的XRD圖譜和Raman光譜

電化學結果表明（圖3），在50 mA g^-1?的電流密度下，造粒后的WG-GOC 和 WG-AG 相比于各自的石墨原料，體積比容量分別增加了35% 和55%。更讓人驚訝的結果是，在1000 mA g^-1和2000 mA g^-1的大電流密度下，相比GOC，WG-GOC的體積比容量分別提升了94.4% 和165.7%。此外，得益于高剪切濕造粒加工時間短、造粒效率高等優點，該研究提供了一種制備高振實密度石墨負極的簡便方法，具有良好的工業化前景。

圖3 造粒前后材料的循環性能和倍率性能對比圖

文章信息：

ZHANG Jia-peng, WANG Deng-ke, ZHANG Li-hui, LIU Hai-yan, LIU Zhao-bin, XING Tao, MA Zhao-kun, CHEN Xiao-hong, SONG Huai-he. A wet granulation method to prepare graphite particles with a high tap density for high volumetric energy density lithium-ion storage[J]. New Carbon Materials, 2022, 37(2): 402-411.

張家鵬, 王登科, 張利慧, 劉海燕, 劉昭斌, 邢濤, 馬兆昆, 陳曉紅, 宋懷河. 用于鋰離子高體積儲存致密石墨顆粒的濕法制備[J]. 新型炭材料, 2022, 37(2): 402-411.

鏈接原文：

http://xxtcl.sxicc.ac.cn/cn/article/doi/10.1016/S1872-5805(21)60051-3

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通訊作者簡介

宋懷河，北京化工大學??教授、博士生導師。自1990年以來一直從事先進炭及復合材料的研究與開發，在瀝青基炭材料、炭納米材料、儲能炭材料和介孔炭材料等方面具有較扎實的研究基礎和經驗，從事多項國家自然科學基金、國家863和省部級研究課題。在國內外學術期刊發表SCI論文280余篇，他引12000余次，H因子55；獲得授權國家發明專利42件，申請52件，已實現技術轉化6項。通過省部級鑒定成果3項，省部級科技成果獎勵2項，合著2部。現為《新型炭材料》、《Nanomaterials》和《炭素》雜志編委會委員，《炭素技術》和《北京化工大學學報（自然科學版）》編委會副主任。

期刊信息

《新型炭材料（中英文）》?????

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影響因子：3.7（2021年度）

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