碳原子為周期表中第六號(hào)元素，盡管比較簡(jiǎn)單，但是它組成的物質(zhì)豐富多彩，更不用說(shuō)生物體的復(fù)雜性。單就碳材料而言，人們了解得其實(shí)并不是很多。在碳材料中，碳重要以sp2、sp3雜化形式存在，形成的品種有石墨化碳、無(wú)定形碳、富勒碳、碳納米管等。621碳材料的結(jié)構(gòu)在碳材料中，C-C鍵的鍵長(zhǎng)單鍵一般為0.154nm，雙鍵為0.142nm。當(dāng)然隨品種不同，也會(huì)發(fā)生一定的變化，在這里不多述。C=C雙鍵組成六方形結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一個(gè)平面(墨片面)，這些面相互堆積起來(lái)，就成為石墨晶體。石墨晶體的參數(shù)重要有La、Lc和d002。La為石墨晶體沿a軸方向的平均大小，Lc為墨片面沿與其垂直的c軸方向進(jìn)行堆積的厚度，隨碳種類不同，小到1nm，大到10μm或更大，一般用X射線衍射確定。當(dāng)La在約2.5～10nm時(shí)，對(duì)拉曼光譜的影響大，又可用拉曼光譜進(jìn)行測(cè)定。

鋰離子電池由于墨片面之間通過(guò)范德華力相互結(jié)合在一起，因此較易平移，也使石墨具有各向異性，基面(basalplane，與墨片面平行)端面(edgeplane，與墨片面垂直)的性能明顯不同。d002為墨片面之間的距離。有關(guān)理想的單晶而言為0.3354nm，對(duì)無(wú)定形碳材料而言，可以高達(dá)0.37nm甚至更高。當(dāng)插入其它原子或離子時(shí)，也可高達(dá)1nm以上。

在了解上述參數(shù)后，必須意識(shí)到即使上述參數(shù)均相同，其性能也并不一定相同，因?yàn)樗鼈兎从车氖瞧骄怠＠缇湍娴亩逊e而言，有可能是基本上平行，有可能是傾斜而致。因此，碳材料的性能還與其內(nèi)在結(jié)構(gòu)有關(guān)。

墨片面間的堆積方式有兩種：ABAB…方式和ABCABC…方式，形成六方形(2H)和菱形(3R)兩種結(jié)構(gòu)。在碳材料中，兩種結(jié)構(gòu)基本上共存。至今沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有效合成單一結(jié)構(gòu)或?qū)烧哌M(jìn)行分離的方法，原因重要在于墨片平面的移動(dòng)性大。

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