【摘要】 石墨类材料主要分为人造石墨和天然石墨两大类。

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石墨类材料因其优异的物理化学性质，在能源存储、电子器件等多个领域具有广泛的应用前景。随着材料科学的发展，对石墨材料的深入研究和改性将为解决能源和环境问题提供新的解决方案。

 

石墨的分类与结构

石墨类材料主要分为人造石墨和天然石墨两大类。人造石墨根据加工工艺的不同，可以进一步细分为中间相碳微球（MCMB）、软碳和硬碳等。理想的石墨具有层状结构，每个平面类似于苯环，层面之间通过大π键连接，形成2H型六方晶系以及3R型菱面体晶系2。

 

石墨分类与结构-图片源自网络

 

石墨的电化学性能

石墨作为锂离子电池的负极材料，具有较低的嵌锂电位，生成的插锂层间化合物代替金属锂负极，避免了金属锂枝晶的沉积，从而显著提高了安全性。石墨的理论容量为372mAh/g，在实际应用中，负极会过量5%-10%以形成SEI膜，保护负极表面，防止与电解液的进一步反应2。

 

石墨容量-图片源自网络

 

石墨的生产工艺

石墨的生产工艺包括对天然石墨的加工，这些石墨颗粒大小不一，需要经过一系列加工才能使用。人造石墨在形貌和粒径分布上更为一致，具有较好的循环性能和与电解液的相容性2。

 

天然石墨、人造石墨对比 - 科学指南针

 

石墨的改性与应用

随着电池能量密度的提升，石墨负极的容量利用率逐渐接近理论值，这要求石墨负极的稳定性也随之提高。掺杂和包覆是处理石墨负极的主流手段，可以增强循环稳定性。金属和非金属元素的引入也能显著改善负极性能2。

 

石墨的改性 - 图片源自网络

 

石墨的电化学嵌入机制

石墨的大层距和杂原子掺杂为双碳电池中的双离子存储机制提供了新的见解，这为开发新型电池技术提供了可能3。

 

文章参考以下文献：

1.《材料界的“黑金黄银”基础与应用齐头并进——石墨烯材料分论坛侧记》

2.《探究锂离子电池负极材料主力（一）：石墨类材料》

3.《阴离子电化学嵌入石墨：基础知识、材料合成及其在双离子电池中的应用》

 

新能源电池材料测试

 

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