石墨鋰電負極材料

石墨鋰電負極材料的晶體結構為層狀，由無數石墨片層在范德華力作用下堆疊形成。石墨表面：層與層之間的平面為基面，與基面垂直的表面為棱面，棱面又包括之字形面和搖椅面，通常存在含氧官能團。從結晶學觀點分析，石墨有六方石墨和棱形石墨，前者排列方式為ABABAB，而後者排列方式為ABCABC，因兩種結構轉變能壘很小，因此不存在理想的石墨晶體。

晶粒較大的天然石墨具有魚鱗狀結構，故稱為鱗片石墨；晶粒較小的天然石墨稱為微晶石墨。鱗片石墨和微晶石墨顆粒均為亞顆粒聚集體。鱗片石墨結晶性好、晶粒較大、晶粒解理面和解理臺階清晰可見，各向異性明顯。微晶石墨結晶性比鱗片石墨差、晶粒較小、片層很薄，團聚取向隨機，各項異性不明顯。此外因鱗片石墨晶粒大，相應的鋸齒面（zig-zag）和扶手椅面（arm-chair）的比例比微晶石墨小。

從理論上來說，鋰離子在石墨中能夠完全可逆嵌脫，但實際應用中首次迴圈存在容量衰減的狀況，其原因是低電位電極在首次嵌鋰時與電解液反應生成具有鋰離子導電性和電子絕緣性的鈍化膜（SEI膜）。

除受表面SEI膜影響外，還受到溶劑共嵌入的影響。溶劑共嵌入反應由炭材料的結晶性和表面結構以及所用電解液的組成共同決定。另外，影響不可逆容量的因素還有炭表面的雜質，如H2O、O2的不可逆還原；表面複合物，如炭晶粒邊緣的表面氧化物的還原；炭基體中發生不可逆反應，主要由多晶炭材料內部晶粒邊緣的官能團不可逆還原造成。

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