石墨是目前商業鋰離子電池中應用最廣泛的負極材料。 不斷增長的市場需求對石墨負極材料的儲鋰性能提出了更高的要求。
石墨負極具有比容量高、平台電壓低的優點，但也有一些缺點：例如，石墨與電解質的相容性較差，在使用過程中，大量的溶劑分子和鋰離子常常共嵌入石墨層中。和放電過程。 ，導致石墨層膨脹和剝落，從而降低電池容量和壽命。 石墨表面的不均勻性使得電池在首次充放電過程中難以形成均勻緻密的SEI膜（鈍化膜），導致首次充放電效率低、循環性能差。
塗層改性
表面塗層的主要作用是覆蓋天然石墨表面的活性位點，減少不可逆副反應的發生，降低天然石墨的比表面積，抑制SEI膜的形成，隔離石墨顆粒與電解液，並防止溶劑共插入。 容量降低，限制和緩衝石墨的體積膨脹，增加循環穩定性。 表面塗層主要包括無定形碳、金屬和金屬氧化物。
非晶碳塗層
無定形碳材料的層間距比石墨大，可提高Li+在其中的擴散性能。 這相當於在石墨的外表面形成了一層Li+的緩衝層，從而提高了石墨材料的大電流充放電性能。 另一方面，無定形碳與溶劑接觸，防止溶劑分子共嵌入引起的石墨層剝離，擴大了電解液體系的選擇範圍，提高了電極材料的循環穩定性。
金屬及其氧化物塗層
天然石墨與金屬和金屬氧化物的結合主要是透過在石墨表面沉積來實現的。 透過在石墨表面塗覆一層金屬（Ag、Ni、Sn、Zn、Al等），可以有效降低電荷轉移電阻，增加鋰的擴散係數，進而抑制電解液的分解石墨表面的修飾，提高材料的電化學性能。 。 此外，包覆金屬及其氧化物（NiO、MoO3、CuO、Fe2O3等）可在一定程度上阻止電解液與石墨的反應，降低材料的不可逆容量，並提高充放電效率。
非晶態Al2O3的引入可以提高石墨電極的穩定性和快速充放電能力。
電極的微觀結構具有在晶界處連接的不連續的孔隙網絡，奈米Sn顆粒透過燒結嵌入到石墨中。 在電極的自由表面上，石墨從塊狀發展為片狀。 同時，電極和集流體之間形成牢固的界面結合，這得益於相互擴散區的形成。
概括
綜合研究表明，石墨負極透過固相、氣相或液相碳化沉積方法進行包覆，並在表面修飾一層無定形碳保護膜，構建核殼結構，使石墨負極成為負極的「核心」。負極材料保留了石墨材料高容量、低電位的優點，其「殼」具有良好的電解液相容性，有效抑制溶劑化效應帶來的石墨剝落、粉化、體積膨脹等不良影響。 相應負極材料的首次庫侖效率、循環穩定性等電化學性能顯著提升。 然而，表面塗層對電極材料能量密度的提升有限。
因此，根據相關產業對綜合性能良好的鋰離子電池負極材料的需求，從宏觀形貌來看，可以將石墨烯與石墨進行有效複合； 微觀結構方面，積極進行缺陷工程，調控優化石墨微觀結構。 ，再透過化學改質和表麵包覆等方法製備的新型石墨碳材料具有良好的發展前景。