作為鋰離子電池四大主材之一的負(fù)極材料,，其比容量以及工作電壓直接決定著電池的能量密度和工作電壓,，雖然硅材料開(kāi)始逐步走向產(chǎn)業(yè)化，但目前的主流負(fù)極材料仍然是石墨類負(fù)極材料,，其在反應(yīng)過(guò)程中具有較低的嵌鋰電位,，同時(shí)生成的插鋰層間化合物代替金屬鋰負(fù)極，從而避免了金屬鋰枝晶的沉積,， 因此安全性得以顯著提高,。而作為鋰電四大主材的最后一個(gè)主題，將通過(guò)對(duì)石墨類材料的基礎(chǔ)知識(shí),、生產(chǎn)工藝,、測(cè)試方法、失效模式分析等幾個(gè)方面對(duì)其有一個(gè)系統(tǒng)的,、直觀的認(rèn)識(shí),，對(duì)石墨類材料的基礎(chǔ)知識(shí)做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹,。

石墨類材料主要分為人造石墨和天然石墨，人造石墨又會(huì)根據(jù)加工工藝的不同分為MCMB（中間相碳微球）,、軟碳和硬碳等,，理想的石墨具有層狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)平面類似于苯環(huán),，層面之間通過(guò)大π鍵連接；具有2H型六方晶系以及3R型菱面體晶系,。

對(duì)于理想的石墨而言,，其理論容量為372mAh／g，但在實(shí)際電池設(shè)計(jì)過(guò)程中,，一般負(fù)極會(huì)過(guò)量5％－10％,，同時(shí)在首次充電過(guò)程中形成SEI膜對(duì)負(fù)極表面形成保護(hù)，阻止電解液和負(fù)極的進(jìn)一步反應(yīng),，而這層膜的好壞將直接影響電池的各項(xiàng)性能,。

隨著石墨負(fù)極中鋰離子嵌入越來(lái)越深入（Stage－4－Stage－1），負(fù)極的表面顏色也逐漸發(fā)生變化,，從黑色到青黑色再到暗黃色最后到金黃,，石墨負(fù)極也完成了C－LiC12－LiC6的轉(zhuǎn)變，從而完成了充電過(guò)程,。

從上圖中就可以看出天然石墨和人造水墨在形貌上的區(qū)別,，天然石墨大小顆粒不一，粒徑分布廣,，未經(jīng)處理的天然石墨是不能作為負(fù)極材料直接使用的,，需要經(jīng)過(guò)一系列的加工后才能使用，而人造石墨在形貌以及粒徑分布上就一致多了,；一般認(rèn)為，天然石墨的容量高,，壓實(shí)密度高,，價(jià)格也比較便宜，但是由于顆粒大小不一,，表面缺陷較多，與電解液的相容性比較差,，副反應(yīng)比較多,；而人造石墨則各項(xiàng)性能比較均衡,，循環(huán)性能好，與電解液的相容性也比較好,，價(jià)格也會(huì)貴一些,。

對(duì)于負(fù)極材料,，常常會(huì)聽(tīng)到一個(gè)取向度的概念，也就是所謂的OI值,，它的大小將直接影響著負(fù)極的電解液浸潤(rùn),、表面的阻抗、大倍率充放電性能,，也直接影響著負(fù)極在循環(huán)過(guò)程中的膨脹,。取向度＝I（004）／I（110），通過(guò)XRD數(shù)據(jù)可以計(jì)算出來(lái),。

通過(guò)上圖可以看出,，隨著取向度的降低，大倍率充電的能力也在逐漸提升,，達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的值,。

除此以外，石墨負(fù)極的形貌也對(duì)電池性能有很大的影響,，球形石墨顆粒之間的接觸明顯不如不規(guī)則石墨顆粒的接觸,，因而阻抗也會(huì)大一些，這對(duì)材料的設(shè)計(jì)而言是一個(gè)方向,，對(duì)顆粒大小的匹配以及保證顆粒之間的面接觸,，增大接觸面積，降低接觸阻抗,，從而達(dá)到降低極化的目的,。

而材料本身的包覆狀態(tài)也會(huì)影響負(fù)極的性能，一般會(huì)包覆一些無(wú)定型的碳材料,，從而改善負(fù)極的界面阻抗,，改善低溫以及循環(huán)性能。

而隨著電池能量密度的提升,，石墨負(fù)極的容量利用率也逐漸接近理論值,，同時(shí)壓實(shí)也會(huì)越來(lái)越高，這就要求石墨負(fù)極的穩(wěn)定性也要隨之提高,，目前而言,，摻雜和包覆仍然是處理的一個(gè)主流手段，改性以后可以使石墨負(fù)極在循環(huán)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)以及表面狀態(tài)得到保護(hù),，增強(qiáng)了循環(huán)的穩(wěn)定性,，另外,，金屬以及非金屬元素的引入也可以顯著的改善負(fù)極的性能，相關(guān)文獻(xiàn)也比較多,，再次就不多贅述了,。