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50mAg-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1000mAg-1和2000mAg-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。