石墨作为锂离子电池负极材料的核心优势及自发失电子机制如下：

一、石墨作为负极的核心优势

高电子导电性

石墨具有优异的电子传导性能，能够快速传输锂离子移动时产生的电子，减少内阻，提升电池整体效率。

层状结构稳定性

其层状结构在锂离子嵌入（LixC₆，0

高嵌锂容量

理论比容量达372mAh/g，实际应用中可达340-370mAh/g，满足长续航需求。

低嵌锂电位

嵌锂电位低且平坦，有助于维持电池工作电压稳定，提升能量密度。

资源丰富且成本低

石墨储量丰富，加工成本较低，适合大规模商业化应用。

二、石墨自发失电子的机制

石墨作为负极时电子的转移主要通过以下过程实现：

Li⁺嵌入/脱出过程

在充电时，锂离子从正极脱出，穿过电解质向负极移动；放电时则相反。此过程伴随电子从负极通过外电路流向正极，形成电流。

SEI膜形成与电子传导

负极表面会生成固态电解质界面（SEI）膜，该膜部分隔电解液与负极材料，同时允许锂离子通过。SEI膜的存在影响电子传导效率，但整体上仍能有效传输电子。

结构变化的影响

长期循环中，锂离子的反复嵌入/脱出可能导致石墨层结构微裂纹或重构，间接影响电子传导路径，但这一过程通常较缓慢。

三、总结

石墨凭借其独特的物理和化学性质，成为锂离子电池负极的理想材料。其高导电性、结构稳定性和高容量使其在能量密度、循环寿命和成本控制方面表现突出。尽管存在SEI膜生长等潜在问题，但通过材料优化仍可进一步提升性能。