常用鋰離子電碳類池負(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，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)。