天然石墨不僅具有良好的電導熱性能和可塑性,而且化學穩定性優良、抗熱震性能好及重量輕的特點,因此,其常常被用來加工成鋰電池負極材料。
天然石墨一般是以石墨片岩、石墨片麻岩、含石墨的片岩及變質葉岩等礦石的形式存在。專業人員開採石墨礦經過深加工製成可以直接被使用的石墨產品。其主要被用於以下幾個方面:
1.用於製作電池材料的球形石墨等;
2.作為高檔密封材料的可膨脹石墨、柔性石墨等;
3.製作冶金、耐火材料的高品質石墨原料;
4.用於開發電力、電氣、冶金領域應用的電碳石墨;
5.用於新型產業的氟化石墨、各項同性石墨等。
但是這種高品質石墨材料,不能直接做成鋰電池負極材料,因為這樣效果會比較差,一般鋰電廠家還會經過以下幾個步驟對其進行處理:
1) 表面氧化處理
為提高天然石墨負極的充放電性能,還會使用酸、熱和超聲波處理,高溫下氫處理,含活性鋰的還原電解質處理等方法使其表面氧化;
2) 機械球磨處理
使用機械球磨機對石墨原材料進行研磨,是為了改變材料的顆粒粒徑、堆積密度、比表面積及及微晶缺陷密度等;
3) 摻雜處理
在碳材料中,可以選擇硼、矽、氮、磷等元素進行摻雜,能夠顯著地改變碳材料的脫嵌鋰離子行為。摻雜方法,首先用非碳元素化合物浸漬或混入前體中,然後再熱處理製備摻雜碳;另一種方法是在化學氣相沉積製備碳的過程,使用非碳元素的化合物與苯等有機物進行氣相熱解沉積。