很多剛接觸材料領域的朋友會誤以為“石墨包覆改性”是某種儀器，其實這是一種針對石墨材料的表面改性工藝-通過在石墨顆粒表面包覆一層或多層其他物質（如碳、陶瓷、聚合物等），改善石墨的抗氧化性、界面相容性、電化學性能等，從而拓展其應用場景。而實現這一工藝的核心設備中，噴霧干燥機因具備包覆均勻、規模化生產等優勢，成為主流選擇之一。下面我們就從核心設備、應用行業，以及新能源電池領域的具體制備案例三個維度，全面拆解石墨包覆改性技術。

先明確核心設備：石墨包覆改性并非依賴單一儀器，而是一套工藝體系，其中關鍵設備包括噴霧干燥機、混合分散設備、高溫碳化爐等，其中噴霧干燥機承擔著“精準包覆+快速成型”的核心作用。

噴霧干燥機的工作原理的是將石墨粉與包覆前驅體（如石墨烯 oxide、樹脂、金屬鹽等）的混合漿料，通過霧化器分散成微小液滴，再與高溫熱氣流接觸，液滴瞬間干燥，同時完成前驅體在石墨表面的均勻包覆，最終形成球形度好、包覆層致密的改性石墨顆粒。這種設備的優勢在于能實現連續化生產，且包覆層厚度均勻可控，能有效避免傳統包覆工藝中出現的團聚、包覆不充分等問題，特別適合新能源材料規模化制備的需求。除此之外，輔助設備還包括用于原料混合的高速分散機、用于包覆后前驅體固化的高溫碳化爐（惰性氣氛下），以及用于物料提純的分級設備等。

從應用行業來看，石墨包覆改性產品憑借其優異的性能，已滲透到多個高端領域，其中新能源電池領域是當前最核心的應用場景，此外還包括航空航天、電子封裝、化工等行業。在新能源電池領域，改性石墨主要用于鋰離子電池、鋰硫電池的電極材料，通過包覆能提升電極的導電性、循環穩定性，降低充放電過程中的體積膨脹；在航空航天領域，包覆了耐高溫陶瓷（如ZrC）的石墨材料，可用于制造發動機熱端部件，憑借其高熔點、抗氧化性強的特點，提升部件在極端環境下的使用壽命；在電子封裝領域，改性石墨因兼具高導熱性和低膨脹系數，可用于制備散熱墊片，解決電子器件的散熱難題；在化工領域，包覆后的石墨可用作耐腐蝕催化劑載體，提升催化劑的穩定性和使用壽命。

接下來重點介紹三個新能源電池領域采用那艾儀器噴霧干燥機制備石墨包覆改性產品的案例，這些案例均已通過實驗驗證或初步工業化應用，展現了噴霧干燥技術在該領域的獨特優勢。

第一個案例是噴霧干燥制備石墨烯包覆硫復合材料，用于鋰硫電池正極。鋰硫電池因理論容量高、成本低，被認為是下一代高性能新能源電池的重要方向，但傳統硫正極存在導電性差、充放電過程中 polysulfide 穿梭效應嚴重（導致容量快速衰減）等問題。研究人員通過噴霧干燥法，將硫納米顆粒與石墨烯 oxide（GO）的混合漿料進行霧化干燥，成功制備出微球形硫/石墨烯 oxide 復合材料，其中石墨烯 oxide 形成褶皺結構，均勻包覆在硫納米顆粒表面。該工藝的關鍵在于霧化參數的調控，通過優化霧化壓力和熱氣流溫度，使液滴干燥過程中形成致密的包覆結構。最終產品的電化學性能顯著提升，在 0.1C 倍率下初始放電容量達到 1400 mAh/g，經過 150 次循環后，放電容量仍保持在 828 mAh/g。石墨烯包覆層不僅構建了高效的導電網絡，提升了硫正極的導電性，還能通過物理吸附作用抑制 polysulfide 的擴散，有效緩解了穿梭效應，為鋰硫電池的產業化推進提供了可行的材料制備方案。

第二個案例是噴霧干燥制備石墨烯包覆富鋰錳基材料，用于鋰離子電池正極。富鋰錳基材料（LNMO）是一種高能量密度正極材料，但存在循環過程中容量衰減快、倍率性能差等問題，限制了其在動力電池中的應用。為解決這一問題，科研團隊采用噴霧干燥法制備了小片徑石墨烯包覆的 Li1.22Mn0.52Ni0.26O2 復合材料（G-LNMO）。具體過程為：將富鋰錳基前驅體與石墨烯 oxide 分散液混合均勻，形成穩定的漿料，通過噴霧干燥機霧化成液滴，經高溫干燥后得到前驅體顆粒，再經過后續燒結處理，最終形成石墨烯包覆的富鋰錳基材料。掃描電鏡和透射電鏡觀察證實，石墨烯納米片均勻分散并緊密包覆在富鋰錳基顆粒表面。電化學測試結果顯示，包覆后的材料性能大幅提升：0.1C 倍率下放電容量從 199.8 mAh/g 提升至 220.2 mAh/g，1C 倍率下從 87.1 mAh/g 提升至 117.6 mAh/g；在 0.5C 倍率下經過 100 次循環后，容量保持率達到 88%，相較于未包覆材料提升了 17%。這一提升得益于石墨烯包覆層降低了電池充放電過程中的極化，提升了電極動力學性能，同時減緩了電極與電解液之間的副反應，有效提升了材料的循環穩定性和倍率性能。

第三個案例是噴霧干燥制備石墨烯包覆鈦酸鋰微球，用于混合電池-電容器（BatCap）陽極。混合電池-電容器兼具電池的高能量密度和電容器的高功率密度，在新能源儲能領域具有廣闊應用前景，其性能提升的關鍵在于電極材料的優化。研究人員以銳鈦礦型 TiO2 為起始原料，與石墨烯 oxide 分散液混合后，通過噴霧干燥輔助固相反應法，一步制備出三維褶皺石墨烯片包裹的納米 Li4Ti5O12（LTO@GS）復合微球。噴霧干燥過程中，霧化形成的液滴在高溫氣流中快速干燥，石墨烯 oxide 片層在鈦酸鋰顆粒表面折疊團聚，形成獨特的三維包覆結構。該復合微球作為混合電池-電容器的陽極材料，展現出優異的高倍率性能和超長循環壽命：在長期循環測試中，經過 20000 次循環后，比電容仍保持初始值的 90%，庫侖效率接近 100%。這一優異性能源于石墨烯包覆層構建的高效導電網絡，以及三維結構帶來的良好離子傳輸通道，同時包覆層還能有效抑制鈦酸鋰顆粒在充放電過程中的體積膨脹，提升材料的結構穩定性。

綜上，石墨包覆改性是通過多設備協同實現的材料性能優化工藝，其中噴霧干燥機憑借高效、均勻、可規模化的優勢，成為新能源電池領域改性石墨制備的核心設備。從鋰硫電池到鋰離子電池，再到混合儲能器件，噴霧干燥法制備的包覆改性石墨材料均展現出顯著的性能提升效果，為新能源電池的高能量密度、長循環壽命發展提供了關鍵支撐。隨著新能源行業的快速發展，石墨包覆改性技術將不斷迭代優化，在更多高端領域釋放應用潛力。