常用锂离子电碳类池负极材料包括人造石墨（中间相碳微球、针状焦、石油焦）、天然石墨、软碳、硬碳。本文详细介绍该类碳负极生产主原料的特性及制作工艺。

1.人造石墨是通过有机碳化和高温石墨化得到的石墨材料，工业上通常指炭原料为主、沥青为粘结剂经过破碎除尘、造粒碳化、石墨化、筛分除磁得到的石墨材料。

2.中间相炭微球人造石墨：是沥青类化合物热处理时，发生热缩聚反应生成的具有各向异性的中间相小球体，把中间相小球从沥青母体中分离出来的微米级球形碳材料即中间相炭微球，可用作炭素材料；继续经过℃碳化后得到活性炭；再经过~℃高温石墨化后，得到锂离子电池用负极材料。制备方法主要包括直接缩聚法和间接乳化法。直接缩聚法是在惰性气体下加热一段时间得到含有中间相小球的沥青，再经过分离、热处理后得到中间相炭微球。间接乳化法是将中间相沥青加热在硅油中溶解乳化后，再分离干燥碳化得到中间相炭微球。中间相炭微球人造石墨作为锂离子电池负极材料容量约mAh/g，倍率性能优异（由于内部晶体结构呈径向排列，表面存在更多的晶体边缘）、热稳定性高、导电性好。但是其容量较低，压实密度略低约1.4g/m3。

3.针状焦人造石墨：石油沥青或者煤焦油沥青在液相炭化过程中经热解缩聚反应生成的中间相小球体长大、融并、定向、最后固化为纤维状结构的炭产物，即针状焦。是一种优质炭素材料和易石墨化炭。再经过破碎、造粒、石墨、筛分四大工序得到锂离子电池用人造石墨。制备方法主要包括改质法和溶剂法。改质法是将煤焦油沥青在闪蒸塔内真空闪蒸除去喹啉不溶物QI，闪蒸油聚合后获得精制缩聚沥青，然后经过延迟焦化、煅烧得到产品针状焦。溶剂法是有脂肪烃和芳香烃类溶剂萃取除掉煤焦油沥青中的喹啉不溶物QI，得到精制沥青，然后经过延迟焦化、煅烧得到产品针状焦。针状焦人造石墨作为锂离子电池容量约mAh/g，压实密度1.6g/m3，循环性能优异，倍率性能好，安全性能一般。

4.石油焦人造石墨，是石油渣油热裂转化而成的无定形炭产品，属于易石墨化炭。再经过破碎、造粒、石墨、筛分四大工序得到锂离子电池用人造石墨。石油焦制备方法主要采用延迟焦化，石油渣油以高速通过加热炉管，将石油渣油加热到-℃，立即进入几十米高的焦化塔，石油渣油依靠自热发生焦化反应，塔顶产出气液产品进入产品分馏系统，塔底留下石油渣油总量10-20%的焦炭，焦化时间约24-48小时，该焦炭为石油焦生焦，生焦经℃煅烧处理后得到熟焦，又称煅后焦。用于电池负极的石油焦原料主要是低硫石油焦。石油焦人造石墨作为锂离子电池负极容量约mAh/g，压实密度1.5g/m3。石油焦人造石墨技术工艺成熟，成本较低，原料丰富，循环性能好。

5.天然石墨，是黑色带有光泽的非金属矿物晶体。根据结晶形态，天然石墨分为鳞片石墨和微晶石墨两类，鳞片石墨的结晶度高，结构单元大，具有明显的各向异性，因此脱嵌锂过程体积变化大，结构破坏大。微晶石墨结构单元小，虽然单个微晶之间呈各向异性，但是经过相互间的交互作用，形成大颗粒粒子是具有各向同性特征。而且大颗粒易粉碎成球形度较好的颗粒，因此脱嵌锂过程体积变化小，结构稳定。但是微晶石墨首次效率过低，且原矿碳含量一般不高。天然石墨做电池负极材料一般以鳞片石墨为原料，经过粉碎、分级、球化、纯化、表面处理等工序制备成成品。天然石墨制备工艺即天然石墨矿石的提纯主要有浮选法、酸碱法、HF酸法、高温法等。①浮选法是天然石墨提纯的初级步骤，主要利用石墨表面不易被水浸润，通过浮选能提升石墨矿纯度至80-90%，再采用多段磨选，纯度可达98%。②酸碱法是将石墨矿与氢氧化钠再℃左右的高温下煅烧溶解石墨中的石英、硅酸盐、硅铝酸盐等杂质，再用水洗将其除去。然后再通过酸浸溶解金属氧化物及其他碳酸盐和酸溶性化合物，再通过过滤、洗涤实现分离。③HF酸法是将氢氟酸和石墨矿在一定温度下混合搅拌后过滤、冲洗、脱水即可。氢氟酸液可以循环使用。④高温法是将石墨放入坩埚内，在惰性气体保护下，加热到℃以上一段时间，石墨中的杂质溢出而提纯，高温法一般选用浮选法和酸碱法初步提纯后的石墨料，处理后的石墨纯度能达到99.99%以上。天然石墨作为锂离子电池负极容量约mAh/g，压实密度1.7g/m3。天然石墨技术工艺成熟，成本低，循环和倍率性能较差。

6.软碳，常见的有石油焦、针状焦、碳纤维和碳微球，易于石墨化。容量较低约mAh/g，对电解液不敏感，过充、过放性能、倍率性能较好，但是对锂电位高达1V左右，首次效率低，限制了电池的能量密度。软碳一般作为制作人造石墨的原料或者掺杂、包覆人造石墨和天然石墨用。能改善电池的低温充电性能、循环性能、倍率性能等。

7.硬碳，常见的有树脂碳、有机聚合物热解碳、生物质碳和炭黑，℃以上仍难以石墨化，由于其结构上的微孔缺陷可供锂离子脱嵌，因此容量较高约mAh/g以上，倍率性能好，但是其循环差，首次效率过低，无稳定放电平台。限制其作为锂离子电池负极材料的应用。

用于负极材料生产的原料的生产工艺水平优劣和品质高低直接影响负极材料的电化学性能。所以我们不仅要了解上游原料的生产工艺，还有共同努力提升上游原料的品质。