常用鋰離子電碳類(lèi)池負(fù)極材料包括人造石墨（中間相碳微球、針狀焦、石油焦）、天然石墨、軟碳、硬碳。

1. 人造石墨是通過(guò)有機(jī)碳化和高溫石墨化得到的石墨材料，工業(yè)上通常指炭原料為主、瀝青為粘結(jié)劑經(jīng)過(guò)破碎除塵、造粒碳化、石墨化、篩分除磁得到的石墨材料。

2. 中間相炭微球人造石墨：是瀝青類(lèi)化合物熱處理時(shí)，發(fā)生熱縮聚反應(yīng)生成的具有各向異性的中間相小球體，把中間相小球從瀝青母體中分離出來(lái)的微米級(jí)球形碳材料即中間相炭微球，可用作炭素材料；繼續(xù)經(jīng)過(guò)1000℃碳化后得到活性炭；再經(jīng)過(guò)2500~3000℃高溫石墨化后，得到鋰離子電池用負(fù)極材料。制備方法主要包括直接縮聚法和間接乳化法。直接縮聚法是在惰性氣體下加熱一段時(shí)間得到含有中間相小球的瀝青，再經(jīng)過(guò)分離、熱處理后得到中間相炭微球。間接乳化法是將中間相瀝青加熱在硅油中溶解乳化后，再分離干燥碳化得到中間相炭微球。中間相炭微球人造石墨作為鋰離子電池負(fù)極材料容量約320mAh/g，倍率性能優(yōu)異（由于內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)呈徑向排列，表面存在更多的晶體邊緣）、熱穩(wěn)定性高、導(dǎo)電性好。但是其容量較低，壓實(shí)密度略低約1.4g/m³。

3. 針狀焦人造石墨：石油瀝青或者煤焦油瀝青在液相炭化過(guò)程中經(jīng)熱解縮聚反應(yīng)生成的中間相小球體長(zhǎng)大、融并、定向、最后固化為纖維狀結(jié)構(gòu)的炭產(chǎn)物，即針狀焦。是一種優(yōu)質(zhì)炭素材料和易石墨化炭。再經(jīng)過(guò)破碎、造粒、石墨、篩分四大工序得到鋰離子電池用人造石墨。制備方法主要包括改質(zhì)法和溶劑法。改質(zhì)法是將煤焦油瀝青在閃蒸塔內(nèi)真空閃蒸除去喹啉不溶物QI，閃蒸油聚合后獲得精制縮聚瀝青，然后經(jīng)過(guò)延遲焦化、煅燒得到產(chǎn)品針狀焦。溶劑法是有脂肪烴和芳香烴類(lèi)溶劑萃取除掉煤焦油瀝青中的喹啉不溶物QI，得到精制瀝青，然后經(jīng)過(guò)延遲焦化、煅燒得到產(chǎn)品針狀焦。針狀焦人造石墨作為鋰離子電池容量約350mAh/g，壓實(shí)密度1.6g/m³，循環(huán)性能優(yōu)異，倍率性能好，安全性能一般。

4. 石油焦人造石墨，是石油渣油熱裂轉(zhuǎn)化而成的無(wú)定形炭產(chǎn)品，屬于易石墨化炭。再經(jīng)過(guò)破碎、造粒、石墨、篩分四大工序得到鋰離子電池用人造石墨。石油焦制備方法主要采用延遲焦化，石油渣油以高速通過(guò)加熱爐管，將石油渣油加熱到500-550℃，立即進(jìn)入幾十米高的焦化塔，石油渣油依靠自熱發(fā)生焦化反應(yīng)，塔頂產(chǎn)出氣液產(chǎn)品進(jìn)入產(chǎn)品分餾系統(tǒng)，塔底留下石油渣油總量10-20%的焦炭，焦化時(shí)間約24-48小時(shí)，該焦炭為石油焦生焦，生焦經(jīng)1200℃煅燒處理后得到熟焦，又稱(chēng)煅后焦。用于電池負(fù)極的石油焦原料主要是低硫石油焦。石油焦人造石墨作為鋰離子電池負(fù)極容量約340mAh/g，壓實(shí)密度1.5g/m³。石油焦人造石墨技術(shù)工藝成熟，成本較低，原料豐富，循環(huán)性能好。

5. 天然石墨，是黑色帶有光澤的非金屬礦物晶體。根據(jù)結(jié)晶形態(tài)，天然石墨分為鱗片石墨和微晶石墨兩類(lèi)，鱗片石墨的結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)單元大，具有明顯的各向異性，因此脫嵌鋰過(guò)程體積變化大，結(jié)構(gòu)破壞大。微晶石墨結(jié)構(gòu)單元小，雖然單個(gè)微晶之間呈各向異性，但是經(jīng)過(guò)相互間的交互作用，形成大顆粒粒子是具有各向同性特征。而且大顆粒易粉碎成球形度較好的顆粒，因此脫嵌鋰過(guò)程體積變化小，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。但是微晶石墨首次效率過(guò)低，且原礦碳含量一般不高。天然石墨做電池負(fù)極材料一般以鱗片石墨為原料，經(jīng)過(guò)粉碎、分級(jí)、球化、純化、表面處理等工序制備成成品。天然石墨制備工藝即天然石墨礦石的提純主要有浮選法、酸堿法、HF酸法、高溫法等。①浮選法是天然石墨提純的初級(jí)步驟，主要利用石墨表面不易被水浸潤(rùn)，通過(guò)浮選能提升石墨礦純度至80-90%，再采用多段磨選，純度可達(dá)98%。②酸堿法是將石墨礦與氫氧化鈉再600℃左右的高溫下煅燒溶解石墨中的石英、硅酸鹽、硅鋁酸鹽等雜質(zhì)，再用水洗將其除去。然后再通過(guò)酸浸溶解金屬氧化物及其他碳酸鹽和酸溶性化合物，再通過(guò)過(guò)濾、洗滌實(shí)現(xiàn)分離。③HF酸法是將氫氟酸和石墨礦在一定溫度下混合攪拌后過(guò)濾、沖洗、脫水即可。氫氟酸液可以循環(huán)使用。④高溫法是將石墨放入坩堝內(nèi)，在惰性氣體保護(hù)下，加熱到2300℃以上一段時(shí)間，石墨中的雜質(zhì)溢出而提純，高溫法一般選用浮選法和酸堿法初步提純后的石墨料，處理后的石墨純度能達(dá)到99.99%以上。天然石墨作為鋰離子電池負(fù)極容量約360mAh/g，壓實(shí)密度1.7g/m³。天然石墨技術(shù)工藝成熟，成本低，循環(huán)和倍率性能較差。

6. 軟碳，常見(jiàn)的有石油焦、針狀焦、碳纖維和碳微球，易于石墨化。容量較低約250mAh/g，對(duì)電解液不敏感，過(guò)充、過(guò)放性能、倍率性能較好，但是對(duì)鋰電位高達(dá)1V左右，首次效率低，限制了電池的能量密度。軟碳一般作為制作人造石墨的原料或者摻雜、包覆人造石墨和天然石墨用。能改善電池的低溫充電性能、循環(huán)性能、倍率性能等。

7. 硬碳，常見(jiàn)的有樹(shù)脂碳、有機(jī)聚合物熱解碳、生物質(zhì)碳和炭黑，2500℃以上仍難以石墨化，由于其結(jié)構(gòu)上的微孔缺陷可供鋰離子脫嵌，因此容量較高約400mAh/g以上，倍率性能好，但是其循環(huán)差，首次效率過(guò)低，無(wú)穩(wěn)定放電平臺(tái)。限制其作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用。

用于負(fù)極材料生產(chǎn)的原料的生產(chǎn)工藝水平優(yōu)劣和品質(zhì)高低直接影響負(fù)極材料的電化學(xué)性能。所以我們不僅要了解上游原料的生產(chǎn)工藝，還有共同努力提升上游原料的品質(zhì)。