鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電小、無(wú)記憶效應(yīng)、環(huán)境友好等諸多優(yōu)點(diǎn)。 它們已廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、智能手環(huán)、數(shù)碼相機(jī)和筆記本電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品中。 ，擁有最大的消費(fèi)者需求。 同時(shí)，在純電動(dòng)、混合動(dòng)力和增程式電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域逐步推廣，市場(chǎng)份額增長(zhǎng)趨勢(shì)最大。 此外，鋰離子電池在電網(wǎng)調(diào)峰、家庭配電、通信基站等大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域也有良好的發(fā)展趨勢(shì)（圖1）。

鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、電解液和隔膜組成。 負(fù)極材料的選擇將直接影響電池的能量密度。 金屬鋰具有最低的標(biāo)準(zhǔn)電極電位（-3.04V，vs.SHE）和非常高的理論比容量（·h/g），使其成為鋰二次電池負(fù)極材料的首選。 但在充放電過(guò)程中容易產(chǎn)生枝晶，形成“死鋰”，降低電池效率的同時(shí)也造成嚴(yán)重的安全隱患，因此尚未投入實(shí)際使用。

直到1989年，索尼公司發(fā)現(xiàn)石油焦可以替代金屬鋰，鋰離子電池才真正商業(yè)化。 在隨后的發(fā)展過(guò)程中，石墨憑借低而穩(wěn)定的嵌鋰電位（0.01~0.2 V）、理論比容量高（372 mA·h/g）、廉價(jià)環(huán)保等綜合優(yōu)勢(shì)，占據(jù)了鋰電的主導(dǎo)地位。友善。 離子電池負(fù)極材料的主要市場(chǎng)。 此外，鈦酸鋰（Li 4 Ti 5 O 12 ）雖然容量低（175 mA·h/g），嵌鋰電位高（1.55V），但在充放電過(guò)程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使其a“零應(yīng)變材料”因此在動(dòng)力電池和大規(guī)模儲(chǔ)能方面有一定的應(yīng)用，占據(jù)的市場(chǎng)份額較小。 隨著人們對(duì)鋰離子電池能量密度的追求越來(lái)越高，硅材料和金屬鋰將是未來(lái)負(fù)極材料的發(fā)展趨勢(shì)（圖2）。

我國(guó)在鋰離子電池負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化方面具有一定優(yōu)勢(shì)。 國(guó)內(nèi)電池產(chǎn)業(yè)鏈從原材料的開(kāi)采、電極材料的生產(chǎn)，到電池的制造和回收，都比較完整。 此外，我國(guó)石墨儲(chǔ)量豐富，僅次于土耳其和巴西。 經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，國(guó)產(chǎn)負(fù)極材料已走出國(guó)門(mén)。 深圳貝泰新能源材料有限公司、上海杉杉科技有限公司、江西紫辰科技有限公司等廠家在研發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域均開(kāi)展負(fù)極材料的研發(fā)和生產(chǎn)。 處于世界先進(jìn)水平。

為了促進(jìn)鋰電池產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，我國(guó)從2009年開(kāi)始陸續(xù)頒布了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，涉及原材料、產(chǎn)品和檢驗(yàn)方法，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)提出了具體指標(biāo)，并對(duì)負(fù)極材料給出了相應(yīng)的檢測(cè)方法。 對(duì)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用起到指導(dǎo)作用。 目前實(shí)際使用的負(fù)極材料種類比較集中（石墨和Li 4 Ti 5 O 12 ），主要涉及4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（表1）。 但目前尚有6項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)正在制定或修訂（表2），表明負(fù)極材料種類有所增加，需要制定新的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范其發(fā)展。 本文將重點(diǎn)介紹4項(xiàng)頒布標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容和要點(diǎn)。

1 鋰電池負(fù)極材料相關(guān)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)

表1列出了近十年來(lái)我國(guó)發(fā)布的鋰離子電池負(fù)極材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其中國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)。 從品類來(lái)看，涉及負(fù)極產(chǎn)品3個(gè)、測(cè)試方法1個(gè)。 石墨是最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的負(fù)極材料，因此GB/-2009《鋰離子電池用石墨負(fù)極材料》是第一個(gè)負(fù)極標(biāo)準(zhǔn)。 隨后，少量鈦酸鋰也進(jìn)入市場(chǎng)，相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YS/T825-2012《鈦酸鋰》和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/-2014《鋰離子電池用鈦酸鋰及其碳復(fù)合負(fù)極材料》也陸續(xù)推出。

《鋰離子電池負(fù)極材料》將石墨分為天然石墨、中間相碳微球人造石墨、針狀焦人造石墨、石油焦人造石墨和復(fù)合石墨。 每個(gè)類別均基于其電化學(xué)性能（首次充電）。 放電比容量和首庫(kù)侖效率）分為不同的等級(jí)，每個(gè)等級(jí)還根據(jù)材料的平均粒徑（D50）分為不同的品種。 本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同類型石墨的各項(xiàng)物理、化學(xué)性能參數(shù)提出了要求。 由于篇幅限制，以下描述中僅將石墨分為天然石墨、中間相碳微球人造石墨、針狀焦人造石墨和石油。 焦炭人造石墨和復(fù)合石墨，每種類型的指標(biāo)綜合了不同牌號(hào)和類型石墨的所有參數(shù)。

表2列出了我國(guó)正在制定或修訂的鋰離子電池負(fù)極材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 除《鋰離子電池用石墨負(fù)極材料》為修訂標(biāo)準(zhǔn)外，其余5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均為新制定的標(biāo)準(zhǔn)。 新配制的“中間相碳微球”原本屬于石墨的一小類，但現(xiàn)在單獨(dú)列出，表明這一類石墨的重要性日益增加。 此外，還增加了新的石墨品種標(biāo)準(zhǔn)——“球形石墨”。 此外，軟碳還有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)（“軟碳”和“油針狀焦”）。 軟碳是指可以在高溫（<2500℃）下石墨化的碳材料。 其碳層的有序度低于石墨，但高于硬碳。 軟碳材料具有對(duì)電解液適應(yīng)性強(qiáng)、耐過(guò)充過(guò)放性能好、容量高、循環(huán)性能好等優(yōu)點(diǎn)。 它們?cè)趦?chǔ)能電池和電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域有一定的應(yīng)用，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)正在布局（表2）。

在《中國(guó)制造2025》中，中國(guó)政府建議加快發(fā)展下一代鋰離子動(dòng)力電池，并提出中、中期動(dòng)力電池電芯能量密度達(dá)到300W·h/kg的目標(biāo)。長(zhǎng)期400W·h/kg。 針對(duì)這一要求，對(duì)于負(fù)極材料來(lái)說(shuō)，石墨的實(shí)際容量已接近其理論極限，需要開(kāi)發(fā)能量密度等指標(biāo)更高的新材料。 其中，硅碳負(fù)極可以將碳材料的導(dǎo)電性與硅材料的高容量結(jié)合起來(lái)，被認(rèn)為是下一代鋰離子電池負(fù)極材料，因此相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)也正在起草中（表2）。

2 鋰電池負(fù)極材料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范

2.1 鋰離子電池負(fù)極材料要求

負(fù)極材料作為鋰離子電池的核心部件，在應(yīng)用時(shí)通常需要滿足以下條件：

①嵌鋰電位低且穩(wěn)定，保證較高的輸出電壓；

② 允許更多的鋰離子可逆脫嵌，具有更高的比容量；

③充放電過(guò)程中結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，循環(huán)壽命長(zhǎng)；

④高電子電導(dǎo)率、離子電導(dǎo)率和低電荷轉(zhuǎn)移電阻，保證更小的電壓極化和良好的倍率性能；

⑤ 能夠與電解液形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)膜，保證高庫(kù)侖效率；

⑥制備工藝簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化，價(jià)格低廉；

⑦ 環(huán)保，材料生產(chǎn)和實(shí)際使用過(guò)程中不會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染；

⑧豐富的資源等

近30年來(lái)，雖然新型鋰離子電池負(fù)極材料不斷被報(bào)道，但商業(yè)化應(yīng)用的卻很少，主要是因?yàn)楹苌儆胁牧夏軌蚣骖櫳鲜鰲l件。 例如，基于金屬氧化物、硫化物、氮化物等轉(zhuǎn)化反應(yīng)的材料雖然比容量高，但平臺(tái)電位高、極化嚴(yán)重、體積變化大，在嵌鋰過(guò)程中難以形成穩(wěn)定的鋰。 SEI和高成本等問(wèn)題阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。

石墨正是因?yàn)楹芎玫乜紤]到了上述條件而得到了廣泛的應(yīng)用。 另外，Li 4 Ti 5 O 12 雖然容量低、嵌鋰電位高，但在充放電過(guò)程中其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以進(jìn)行高倍率充放電，因此在動(dòng)力電池和大容量電池方面也有一定的應(yīng)用。規(guī)模儲(chǔ)能。

負(fù)極材料的生產(chǎn)只是整個(gè)電池制造過(guò)程的一部分。 標(biāo)準(zhǔn)的制定有助于電池企業(yè)判斷材料的質(zhì)量。 此外，材料在生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中不可避免地會(huì)受到人、機(jī)器、材料、環(huán)境和檢測(cè)條件等因素的影響。 只有規(guī)范其物理、化學(xué)性能參數(shù)，才能真正保證其可靠性。

一般來(lái)說(shuō)，負(fù)極材料的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)包括：晶體結(jié)構(gòu)、粒度分布、振實(shí)密度、比表面積、pH、含水量、主要元素含量、雜質(zhì)元素含量、首次放電比容量和首次充放電效率等等，下面將一一解釋。

2.2 負(fù)極材料的晶體結(jié)構(gòu)

石墨主要有兩種晶體結(jié)構(gòu)，一種是六方相（a=b=0.，c=0.6708 nm，α=β=90°，γ=120°，P63/mmc空間群）； 另一種是菱面體相。 方相（a=b=c，α=β=γ≠90°，R3m 空間群）（表 3）。 在石墨晶體中，這兩種結(jié)構(gòu)同時(shí)存在，但不同石墨材料中兩者的比例不同。 該比率可以通過(guò)X射線衍射測(cè)試來(lái)確定。

碳材料晶體結(jié)構(gòu)的有序程度和石墨化的難易程度可用石墨化度（G）來(lái)描述。 G越大，碳材料越容易石墨化，晶體結(jié)構(gòu)的有序度越高。 其中，d 002 為碳材料的XRD圖譜中(002)峰的面間距，0.3440代表完全未石墨化碳的層間距，0.3354代表理想石墨的層間距。 單位均為 nm。 由上式可知，碳材料的d 002 越小，石墨化程度越高，相應(yīng)的晶格缺陷越少，電子遷移阻力越小，電池的動(dòng)態(tài)性能就會(huì)提高。 因此，GB/—2009《鋰離子電池用石墨負(fù)極材料》明確規(guī)定了各類石墨的d002值（表3）。

Li 4 Ti 5 O 12 具有立方尖晶石結(jié)構(gòu)，屬于Fd-3m空間群，具有三維鋰離子遷移通道（圖4）。 與其嵌鋰產(chǎn)品（Li 7 Ti 5 O 12 ）的結(jié)構(gòu)相比，晶胞參數(shù)差異并不大（0.836 nm → 0.837 nm），被稱為“零應(yīng)變材料”，因此具有非常好的應(yīng)用前景。優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

Li 4 Ti 5 O 12 通常以TiO 2 和Li 2 CO 3 為原料通過(guò)高溫?zé)Y(jié)制備，因此產(chǎn)品中可能殘留少量TiO 2 ，??影響材料的電化學(xué)性能。 為此，GB/-2014《鋰離子電池用鈦酸鋰及其碳復(fù)合負(fù)極材料》規(guī)定了Li 4 Ti 5 O 12 產(chǎn)品中TiO 2 殘留量的上限值及檢測(cè)方法。 具體過(guò)程為：首先通過(guò)XRD測(cè)量樣品的衍射圖，應(yīng)符合（49-0207）的規(guī)定； 其次，從光譜中讀取Li 4 Ti 5 O 12 、銳鈦礦的(111)晶面衍射峰、礦石TiO 2 (101)晶面衍射峰和金紅石TiO 2 (110)晶面衍射峰的強(qiáng)度； 最后計(jì)算銳鈦礦型TiO 2 峰強(qiáng)度比I101/I111和金紅石型TiO 2 峰強(qiáng)度比I 110 /I 111，通過(guò)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)中的要求即可做出判斷（表3）。

2.3 負(fù)極材料的粒徑分布

負(fù)極材料的粒度分布將直接影響電池的制漿工藝和體積能量密度。 相同體積填充分?jǐn)?shù)下，材料粒徑越大、粒徑分布越寬，漿料粘度越?。▓D5），有利于提高固含量、降低涂布難度。 另外，當(dāng)材料的粒徑分布較寬時(shí)，體系中的小顆?？梢蕴畛浯箢w粒的間隙，有利于增加極片的壓實(shí)密度，提高電池的體積能量密度。

材料的粒度和粒度分布通常可以通過(guò)激光衍射粒度分析儀和納米顆粒分析儀來(lái)測(cè)量。 激光衍射粒度分析儀主要基于靜態(tài)光散射理論，即不同尺寸的顆粒對(duì)入射光的散射角度和強(qiáng)度不同，主要用于測(cè)量微米級(jí)顆粒體系。 納米粒子分析儀主要基于動(dòng)態(tài)光散射理論進(jìn)行工作，即納米粒子較劇烈的布朗運(yùn)動(dòng)不僅影響散射光的強(qiáng)度，而且影響其頻率，從而測(cè)量納米粒子的粒徑分布。

物料粒度分布的特征參數(shù)主要有D 50 、D 10 、D 90 和D max ，其中D 50 表示粒度累積分布曲線中累積50%對(duì)應(yīng)的粒度值，可以視為平均值材料的粒徑。 另外，物料粒度分布的寬度可以用K 90 表示，K 90 ＝(D 90 -D 10 )/D 50 ，K 90 越大，分布越寬。

負(fù)極材料的粒徑主要由其制備方法決定。 例如，中間相碳微球（CMB）的合成方法是液態(tài)烴在高溫高壓下的熱分解和熱縮聚反應(yīng)。 通過(guò)控制原料種類、反應(yīng)時(shí)間、溫度和壓力可以控制CMB的粒徑。 。 石墨標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)粒徑參數(shù)的要求為：D 50 (約20μm)、D max (≤70μm)和D 10 (約10μm)，而鈦酸鋰標(biāo)準(zhǔn)中要求的D 50 明顯小于石墨（≤10μm）。 ，表4）。

2.4 負(fù)極材料的密度

粉末材料一般是多孔的。 有的與顆粒外表面相連，稱為開(kāi)孔或半開(kāi)孔（一端相連），有的根本不與顆粒外表面相連，稱為閉孔。 計(jì)算材料密度時(shí)，根據(jù)是否考慮這些孔體積，可分為真密度、有效密度和表觀密度，表觀密度又分為壓實(shí)密度和振實(shí)密度。

真密度代表粉末材料的理論密度，計(jì)算中使用的體積值是排除開(kāi)孔和閉孔的顆粒的體積。 有效密度是指粉體材料能夠有效利用的密度值，所使用的體積是包含閉孔的顆粒的體積。 有效體積測(cè)試方法如下：將粉末材料置于計(jì)量容器中，加入液體介質(zhì)，讓液體充分滲入顆粒的孔隙中。 從測(cè)量的體積中減去液體介質(zhì)的體積即可得到有效體積。

在實(shí)際應(yīng)用中，廠家更關(guān)心材料的表觀密度，主要包括振實(shí)密度和壓實(shí)密度。 振實(shí)密度的測(cè)試原理是：將一定量的粉末填充到振實(shí)密度測(cè)定儀中，通過(guò)振動(dòng)裝置不斷振動(dòng)和旋轉(zhuǎn)，直到樣品的體積不再減少，最后將樣品的質(zhì)量除以振實(shí)密度體積就是振實(shí)密度。

壓實(shí)密度的測(cè)試原理是：在外力擠壓過(guò)程中，隨著粉末的運(yùn)動(dòng)變形，填充較大的間隙，顆粒間的接觸面積增大，從而形成具有一定密度和強(qiáng)度的壓實(shí)體。 ，受壓胚的體積即為壓實(shí)體積。 一般情況下，真密度>有效密度>壓實(shí)密度>振實(shí)密度。

負(fù)極材料的密度將直接影響電池的體積能量密度。 對(duì)于同一材料，壓實(shí)密度越大，體積能量密度越高，因此標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各密度的下限提出了要求（表5）。 其中，不同石墨材料的真密度范圍相同，為2.20～2.26g/cm 3 。 這是因?yàn)樗鼈儽举|(zhì)上都是碳材料，但它們的微觀結(jié)構(gòu)不同。 此外，由于Li 4 Ti 5 O 12 的初始電導(dǎo)率較低，通常需要碳包覆來(lái)提高電池的倍率性能，但同時(shí)相應(yīng)的振實(shí)密度也會(huì)降低（表5）。

2.5 負(fù)極材料的比表面積

表面積分是外表面積和內(nèi)表面積，材料的比表面積是指單位質(zhì)量的總面積。 理想的無(wú)孔材料只有外表面積，通常具有較小的比表面積，而多孔和多孔材料則具有較大的內(nèi)表面積，并且具有較高的比表面積。 此外，粉末材料的孔徑通常分為三類：小于2 nm的微孔、2～50nm之間的中孔、大于50nm的大孔。 另外，材料的比表面積與其粒徑密切相關(guān)。 粒徑越小，比表面積越大。

材料的孔徑和比表面積一般通過(guò)氮?dú)馕胶徒馕鼘?shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量。 其基本原理是：當(dāng)氣體分子與粉末材料碰撞時(shí)，它們會(huì)在材料表面停留一段時(shí)間。 這種現(xiàn)象就是吸附。 恒溫下的吸附量取決于粉末和氣體的性質(zhì)以及吸附發(fā)生時(shí)的壓力。 根據(jù)吸附量可計(jì)算出材料的比表面積、孔徑分布和孔體積。 另外，粉末吸附的氣體量會(huì)隨著溫度的降低而增加，因此吸附實(shí)驗(yàn)一般在低溫下（使用液氮）進(jìn)行，以提高材料的氣體吸附能力。

負(fù)極材料的比表面積對(duì)電池的動(dòng)力學(xué)性能和固體電解質(zhì)膜（SEI）的形成有很大影響。 例如，納米材料一般具有較高的比表面積，可以縮短鋰離子的傳輸路徑，降低表面電流密度，提高電池的動(dòng)態(tài)性能，因此得到了廣泛的研究。 然而，此類材料往往無(wú)法在實(shí)際應(yīng)用中使用，主要是因?yàn)檩^大的比表面積會(huì)加劇電池首次循環(huán)過(guò)程中電解液的分解，導(dǎo)致首次庫(kù)侖效率較低。 因此，負(fù)極材料標(biāo)準(zhǔn)對(duì)石墨和鈦酸鋰的比表面積設(shè)定了上限。 例如石墨的比表面積需要控制在6.5m 2 /g以下，Li 4 Ti 5 O 12 @C也必須小于18m 2/g（表6）。

2.6 負(fù)極材料的pH值和水分要求

粉末材料中含有的微量水分可以使用卡爾費(fèi)休庫(kù)侖滴定儀進(jìn)行測(cè)量。 基本原理是：樣品中的水在有機(jī)堿和甲醇條件下與碘和二氧化硫反應(yīng) H 2 O+I 2 +SO 2 +CH 3 OH+3RN→[RHN]SO 4 CH 3 +2 [RHN]I，其中通過(guò)電解池的電化學(xué)氧化產(chǎn)生碘(2I - →I 2 +2e - )。 產(chǎn)生的碘量與通過(guò)電解池的電量成正比。 因此，通過(guò)記錄電解池消耗的電量就可以得到水含量。

負(fù)極材料的pH值和水分對(duì)材料的穩(wěn)定性和制漿過(guò)程有重要影響。 對(duì)于石墨來(lái)說(shuō)，其pH值通常在中性（4-9）左右，而Li 4 Ti 5 O 12 呈堿性（9.5-11.5），有一定的殘留堿度（表7）。 這主要是因?yàn)樵谥苽銵i 4 Ti 5 O 12 時(shí)，為了保證反應(yīng)充分進(jìn)行，鋰源一般過(guò)量使用，它們主要以Li 2 CO 3 或LiOH的形式存在，使得最終產(chǎn)品呈堿性。 當(dāng)殘堿量過(guò)高時(shí)，材料的穩(wěn)定性變差，容易與空氣中的水和二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，直接影響材料的電化學(xué)性能。 另外，由于石墨負(fù)極漿料目前主要為水基體系，其水分要求（≤0.2%）不如正極材料嚴(yán)格（漿料通常為油基體系，≤0.05%），這對(duì)于降低電池的生產(chǎn)成本和簡(jiǎn)化工藝是有意義的。

2.7 負(fù)極材料主要元素含量

石墨負(fù)極雖然容量高，嵌鋰電位低且穩(wěn)定，但對(duì)電解液成分非常敏感，容易剝落，耐過(guò)充能力差。 因此，商業(yè)上使用的石墨是改性石墨。 改性方法主要有表面氧化和表面涂層，表面處理也會(huì)在石墨中留下一些雜質(zhì)。 石墨主要由固定碳、灰分和揮發(fā)分組成。 固定碳是真正具有電化學(xué)活性的成分。 標(biāo)準(zhǔn)要求固定碳含量必須大于99.5%（表8），可采用間接碳測(cè)定法測(cè)定。 固定碳含量。

對(duì)于Li 4 Ti 5 O 12 ，理論鋰含量為6%，實(shí)際產(chǎn)品允許偏差為5%～7%（表8）。 一般元素的含量可以通過(guò)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法來(lái)測(cè)量。 基本原理是：工作氣體（Ar）在高頻電流作用下產(chǎn)生等離子體，樣品與高溫等離子體相互作用發(fā)射光子。 其波長(zhǎng)與電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀的波長(zhǎng)相同。 元素類型相關(guān)，通過(guò)激發(fā)波長(zhǎng)可以確定元素類型。 此外，Li 4 Ti 5 O 12 的電導(dǎo)率較低，通常采用碳包覆策略來(lái)改善電池的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。 但包覆碳層不宜太厚，否則不僅會(huì)影響鋰離子的遷移速率，還會(huì)降低材料的振實(shí)密度。 因此，標(biāo)準(zhǔn)中將碳含量限制在10%以下（表8）。

2.8 負(fù)極材料雜質(zhì)元素含量

負(fù)極材料中的雜質(zhì)元素是指除主要元素和包覆、摻雜引入的元素之外的其他成分。 雜質(zhì)元素一般是通過(guò)原材料或生產(chǎn)過(guò)程中引入的。 它們會(huì)嚴(yán)重影響電池的電化學(xué)性能，因此需要從源頭上進(jìn)行控制。 例如，某些金屬雜質(zhì)成分不僅會(huì)降低電極中活性物質(zhì)的比例，還會(huì)催化電極材料與電解液之間發(fā)生副反應(yīng)，甚至刺穿隔膜，造成安全隱患。 另外，由于人造石墨大多是通過(guò)石油裂解生產(chǎn)的，因此這些產(chǎn)品中往往殘留有少量的硫磺、丙酮、異丙醇、甲苯、乙苯、二甲苯、苯、乙醇、多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯等有機(jī)產(chǎn)物。 醚類等(表9)。

歐盟的RoHS標(biāo)準(zhǔn)，即《電子電氣設(shè)備中限制使用某些物質(zhì)的指令》，規(guī)定了對(duì)各類有害物質(zhì)的限制。 我國(guó)制定的標(biāo)準(zhǔn)也參照了本規(guī)定。 例如，一些負(fù)極原材料含有鎘、鉛、汞、六價(jià)鉻及其化合物等限用元素，這些元素對(duì)動(dòng)植物和環(huán)境有害。 因此，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)此類物質(zhì)有嚴(yán)格的限制（石墨≤、鈦酸鋰≤、1ppm=10-6）（表10）。 另外，負(fù)極材料的生產(chǎn)設(shè)備大部分是不銹鋼和鍍鋅鋼板。 產(chǎn)品常含有鐵、鉻、鎳、鋅等磁性雜質(zhì)。 它們可以通過(guò)磁力分離來(lái)收集。 因此，標(biāo)準(zhǔn)禁止此類雜質(zhì)。 含量要求嚴(yán)格（石墨≤1.5ppm，鈦酸鋰≤）。

2.9 負(fù)極材料的首次可逆比容量和首次效率

負(fù)極材料的首次可逆比容量是指第一周的脫鋰容量，而首次效率是指第一周的脫鋰容量與嵌鋰容量的比值。 它們可以在很大程度上反映電極材料的電化學(xué)性能。 在鋰嵌入石墨陽(yáng)極的第一周內(nèi)，電解液會(huì)分解并形成SEI膜，該膜允許鋰離子通過(guò)并阻止電子通過(guò)，防止電解液進(jìn)一步消耗，從而拓寬了電池的電化學(xué)窗口。電解質(zhì)。

但SEI膜的形成也會(huì)造成較大的不可逆容量，降低首次庫(kù)侖效率。 特別是對(duì)于全電池來(lái)說(shuō)，較低的首庫(kù)侖效率意味著有限的鋰源的損失。 相比之下，Li 4 Ti 5 O 12 具有較高的嵌鋰電位（約1.55V）并且在第一周內(nèi)不會(huì)生成SEI膜。 因此，首次效率高于石墨（≥90%，表11）。 高品質(zhì) 一次效率可達(dá)98%以上。 此外，電池首次循環(huán)的可逆比容量可以在一定程度上反映材料在后續(xù)循環(huán)中的穩(wěn)定容量，也具有重要的實(shí)際意義。

3 對(duì)今后標(biāo)準(zhǔn)制定工作的建議

標(biāo)準(zhǔn)的制定有利于服務(wù)企業(yè)、滿足市場(chǎng)需求，實(shí)用性是其基本原則。 然而，當(dāng)前鋰離子電池電極材料產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代給標(biāo)準(zhǔn)制定工作帶來(lái)了相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。 以目前實(shí)施的《鋰離子電池用石墨負(fù)極材料》為例，該標(biāo)準(zhǔn)涉及天然石墨、中間相碳微球人造石墨、針狀焦人造石墨、石油焦人造石墨和復(fù)合石墨五類。 每個(gè)類別還根據(jù)其電化學(xué)性能和平均粒徑分為不同的品種。 然而，從客戶的角度來(lái)看，這些標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有得到很好的應(yīng)用。

另外，該標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容過(guò)多，針對(duì)性不強(qiáng)。 建議建立天然石墨、中間相碳微球人造石墨、針狀焦人造石墨、石油焦人造石墨、復(fù)合石墨的獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)。 此外，標(biāo)準(zhǔn)并沒(méi)有明確規(guī)定負(fù)極材料的倍率性能和循環(huán)壽命，而這兩項(xiàng)指標(biāo)也是衡量電極材料能否在實(shí)際中應(yīng)用的關(guān)鍵參數(shù)。 因此，建議在后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)中增加這兩項(xiàng)指標(biāo)。 。

原材料和適當(dāng)?shù)臏y(cè)試方法是與電池一致性相關(guān)的重要因素。 In of -ion , are for raw (such as , and , etc.) and (such as - and and ) . , when it to -ion , are few such yet. At the same time, due to the in , need to be . , it is to for -ion raw and in the .

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結(jié)論

To sum up, the are on five : , size , tap and area, pH and , main and , and and . The have made in to the of the have high , high , long life, high , low use cost and ( 6). and of -ion and can be used to and .

In , with the of the , the -ion has good , and have in . As the new has for the of -ion , the of and are . At the same time, the next of -ion , , is to be . , it is to the or even new to the and of my 's -ion .