炭材料是目前鋰離子電池主要使用的負(fù)極材料，分為天然石墨、人造石墨、軟炭和硬炭等。不同結(jié)構(gòu)的炭材料具有不同的儲(chǔ)能性能，可以滿(mǎn)足鋰離子電池不同應(yīng)用場(chǎng)景的要求。

石墨負(fù)極表面包覆

天然石墨材料存在與溶劑相容性和離子擴(kuò)散性能差，不能形成穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)層(SEI)，以及石墨片層易滑移等不足使其大電流倍率性能和循環(huán)性能不佳。表面包覆是通常在石墨表面構(gòu)筑一層“保護(hù)膜”，防止電極與電解液之間的直接接觸，避免由溶劑化導(dǎo)致的石墨片層剝離，保證電壓平臺(tái)的平穩(wěn)，進(jìn)而提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。主要分為無(wú)定形炭包覆層和其他包覆層。

無(wú)定形炭包覆層

采用氣相沉積法將無(wú)定形炭包覆于球狀天然石墨表面?！昂恕睘楸话驳氖３至似漭^高的理論容量和低電位；而“殼”與電解液的相容性?xún)?yōu)良，可以防止因溶劑分子共嵌入而引起的片層剝離、破壞和體積膨脹，從而改善負(fù)極材料的首次庫(kù)倫效率和循環(huán)穩(wěn)定性。

其他包覆層

在石墨表面包覆一層金屬（Cu，Ni，Al，Zn等）或其氧化物可以有效提高金屬鋰的擴(kuò)散系數(shù)，同時(shí)抑制電解液與石墨的直接作用，提高負(fù)極材料的可逆比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。將Ni或Cu納米級(jí)薄膜對(duì)石墨材料表面進(jìn)行包覆修飾，可有效減少鋰沉積，提高可重復(fù)使用性和安全性。無(wú)定形Al₂O₃包覆石墨表面可以改善電解質(zhì)的潤(rùn)濕性，降低鋰離子的擴(kuò)散阻力，有效抑制鋰枝晶的生長(zhǎng)，改善石墨材料的電化學(xué)性能。

二次造粒人造石墨

在人造石墨的制備過(guò)程中，造粒工藝是提高人造石墨負(fù)極材料的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。利用造粒工藝形成二次顆粒負(fù)極材料可增加負(fù)極材料的各向同性，從而改善電池的首次庫(kù)倫效率和倍率性能。目前的制備工藝普遍以煤瀝青制備的針狀焦生焦為原料，以自制高性能煤瀝青為黏結(jié)劑，對(duì)小顆粒針狀焦焦粉進(jìn)行造粒，制備二次顆粒負(fù)極材料。通過(guò)造粒工藝制備的二次顆粒負(fù)極材料可以兼顧大顆粒和小顆粒的優(yōu)點(diǎn)，成為容量高、倍率性能好的負(fù)極材料。

硅炭材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是硅炭負(fù)極緩解鋰電池負(fù)極體積變化，提高電化學(xué)性能的有效方法之一。對(duì)于硅炭材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)高比容量、長(zhǎng)循環(huán)壽命的電池負(fù)極，這對(duì)促進(jìn)LIBs的實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要?；诠杼繌?fù)合材料的結(jié)構(gòu)一般分為四類(lèi)，分別為核殼結(jié)構(gòu)、蛋黃殼結(jié)構(gòu)、多孔結(jié)構(gòu)、SiO_x/C類(lèi)石墨結(jié)構(gòu)。