新型炭材料研究论文|北京化工大学宋怀河教授：用于锂离子高体积储存致密石墨颗粒的湿法制备

【背景介绍】

由于低锂化电位、高导电性、优秀的循环性能以及低成本等特点，石墨被认为是最合适的锂离子电池负极材料，并且已商业化使用20多年。但随着科技的发展，在电子设备微型化、动力电池小型化的趋势下，如何提高石墨负极的体积容量是一个亟待解决的问题。

【主要内容】

针对这一问题，北京化工大学宋怀河教授课题组在《新型炭材料》（New Carbon Materials，2022, 37(2), 402-411）上发表研究论文“A wet granulation method to prepare graphite particles with a high tap density for high volumetric energy density lithium-ion storage”。该文报道了一种通过湿法制粒制备高振实密度石墨颗粒的简单方法。通过高剪切湿法制粒技术将石墨化洋葱碳（GOC）和人造超细石墨（AG）致密成球型大颗粒（WG-GOC、WG-AG），见图1。所制备石墨颗粒具有较高的球型度和致密度，能有效地提高材料振实密度，并获得了高体积比容量。

图1 不同石墨材料造粒制备示意图

造粒前后材料的结构表征如图2所示。黏结剂的加入并没有破坏原料石墨的结构特征，造粒后的石墨颗粒保持原有的高石墨化度，石墨材料的电化学特征得以保留。

图2 造粒前后材料的XRD图谱和Raman光谱

电化学结果表明（图3），在50 mA g^-1 的电流密度下，造粒后的WG-GOC 和 WG-AG 相比于各自的石墨原料，体积比容量分别增加了35% 和55%。更让人惊讶的结果是，在1000 mA g^-1和2000 mA g^-1的大电流密度下，相比GOC，WG-GOC的体积比容量分别提升了94.4% 和165.7%。此外，得益于高剪切湿造粒加工时间短、造粒效率高等优点，该研究提供了一种制备高振实密度石墨负极的简便方法，具有良好的工业化前景。

图3 造粒前后材料的循环性能和倍率性能对比图

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.

张家鹏, 王登科, 张利慧, 刘海燕, 刘昭斌, 邢涛, 马兆昆, 陈晓红, 宋怀河. 用于锂离子高体积储存致密石墨颗粒的湿法制备[J]. 新型炭材料, 2022, 37(2): 402-411.

链接原文：

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

通讯作者简介

宋怀河，北京化工大学  教授、博士生导师。自1990年以来一直从事先进炭及复合材料的研究与开发，在沥青基炭材料、炭纳米材料、储能炭材料和介孔炭材料等方面具有较扎实的研究基础和经验，从事多项国家自然科学基金、国家863和省部级研究课题。在国内外学术期刊发表SCI论文280余篇，他引12000余次，H因子55；获得授权国家发明专利42件，申请52件，已实现技术转化6项。通过省部级鉴定成果3项，省部级科技成果奖励2项，合著2部。现为《新型炭材料》、《Nanomaterials》和《炭素》杂志编委会委员，《炭素技术》和《北京化工大学学报（自然科学版）》编委会副主任。

期刊信息

《新型炭材料（中英文）》     

SCI-E、EI收录期刊与中文核心期刊

影响因子：3.7（2021年度）

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