鋰離子電池性能的改善和提升大多是基于正負極材料的改進所進行的，因此對于正負極材料的研究一直是行業技術革新的重點。目前在鋰電池負極領域，石墨負極材料產業的發展如火如荼，但仍然存在明顯的缺陷和不足：一是生產能耗過高，二是污染大，這些都不符合我國的低碳產業政策和路線。為了解決這些突出問題，行業內一大改進方向是發展高性能天然石墨材料，使天然石墨的性能達到甚至超過人工石墨的水平，把我國天然石墨的資源優勢充分挖掘出來，保障鋰離子電池產業的健康發展。

在自然狀態下，由地質活動形成的石墨為天然石墨。由于各地區地質條件不同，石墨在成礦過程中的變質程度也不相同，由此導致石墨晶體的結晶程度、結構類型、結晶形態均有所不同。一般常見的天然石墨為鱗片石墨和塊狀石墨，這兩者的結晶程度較高，另外還有一些晶粒形態不太明顯的隱晶質石墨。

目前，人造石墨在鋰離子電池負極材料市場中的份額在 70%左右，而我國具有較大的晶質石墨和隱晶質資源儲量，通過將天然石墨改性，使其性能指標與人造石墨幾乎無異，可發揮商業化生產成本低、對環境影響更小等優勢，具有極大的發展潛力。

作為鋰電池負極材料，天然石墨負極材料的理論容量為372 mAh/g，但在當前的電解液體系下，天然石墨化學穩定性較差，往往導致實際容量低、循環倍率性差、充放電壽命短等問題。要充分發揮天然石墨負極材料的性能，就需要對其進行改性處理。改性思路有以下幾類：（1）降低石墨顆粒的表面活性；（2）增強石墨的層間力；（3）構建穩定的SEI膜。

天然石墨剖面圖（左）、人造石墨剖面圖（右）

為了實現上述突破，蘇州大學的鄭洪河教授團隊發展了功能有機分子在石墨材料表面嫁接和原位轉化技術，該技術的核心是將功能分子通過橋連原子或官能團直接嫁接到石墨材料表面，形成納米厚度的功能嫁接分子層，分子層厚度約20nm。

這種方法實現了三個方面的重要突破：

（1）通過功能有機質分子表面嫁接和原位轉化取代高溫石墨化技術，大幅度降低了石墨負極材料的生產能耗：全新的界面處理技術突破了傳統瀝青包覆和2800-3000℃高溫石墨化的工藝路線，利用天然石墨自身的優勢，發展了低能耗高性能有機質/石墨復合負極材料的設計與制造技術。與現有技術相比，新技術可以在300℃以下完成，每噸新型石墨負極材料的生產能耗可低至1200度電以下，與當前高溫石墨化技術路線相比，每噸產品實現節能90%以上；

（2）發展了電解液通用型天然石墨負極材料，大大拓寬了鋰離子電池的應用場景，第三方檢測顯示，該石墨材料可以在PC和普通酯類中發揮優異的電化學性能，從而大大拓寬鋰離子電池的電解液種類和應用場景，對解決鋰離子電池的低溫和快充性能有突出的作用；

（3）天然石墨性能全面提升，該技術以天然石墨為主要原料，實現首次庫侖效率達到 96.2%，循環穩定性、高溫穩定性都得到了顯著改善。更重要的是新材料可以大幅度降低電池自放電，顯著提高電池高溫穩定性和提高電池安全性，對動力和儲能市場都有重要的價值和意義。

在即將到來的2022年11月24-26日與珠海舉辦的“2022年全國新能源粉體材料暨增效輔材創新發展論壇（第二屆）”，粉體圈邀請了鄭洪河教授現場分享報告“新型差異化石墨負極材料與應用”，報告將詳細講解功能其開發的有機分子在石墨材料表面嫁接和原位轉化技術用于制備高性能天然石墨負極材料，對于負極材料的未來技術發展十分有啟發性。如果您對相關內容感興趣，請千萬不要錯過！

報告人簡介

鄭洪河，蘇州大學能源學院教授，博士生導師。1967年生，2001年獲得湖南大學材料學專業工學博士學位，2004年在日本京都大學工學部合作研究,2007年進入美國勞倫斯伯克利國家實驗室工作，2010年回國加盟蘇州大學，負責組建了蘇州大學能源學院，先后任蘇州大學能源學院院長和學術委員會主任，系中國電化學會化學電源分會召集人，中國化學與物理電源學會理事，中國固態離子學會理事，《儲能科學與技術》、《電源技術》和《電池》雜志編委等。現任江蘇省二級教授、蘇州華贏新能源材料科技有限公司總經理。研究領域包括先進碳素材料、軟功能介質材料（電解液和粘結劑）等，先后主持國家自然科學基金面上項目6項、科技部863重大項目（子課題）2項，出版與新能源技術相關的科學著作2部。在國內外主要期刊發表論文200余篇，申請專利57項(已授權24項)，2016，2021先后獲得江蘇省科學技術二等獎和三等獎。

粉體圈會務組

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