《鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化技術(shù)規(guī)范》編制說(shuō)明_第1頁(yè)
《鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化技術(shù)規(guī)范》編制說(shuō)明_第2頁(yè)
《鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化技術(shù)規(guī)范》編制說(shuō)明_第3頁(yè)
《鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化技術(shù)規(guī)范》編制說(shuō)明_第4頁(yè)
《鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化技術(shù)規(guī)范》編制說(shuō)明_第5頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

一、任務(wù)來(lái)源

按照河北省質(zhì)量信息協(xié)會(huì)《關(guān)于2023年團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)提案申報(bào)的通

知》(冀質(zhì)信協(xié)字[2023]01號(hào))要求,依據(jù)《河北省質(zhì)量信息協(xié)會(huì)

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》,確定《鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化技術(shù)規(guī)范》

立項(xiàng),立項(xiàng)編號(hào):T2023117。

本標(biāo)準(zhǔn)由博路天成新能源科技有限公司提出,由河北省質(zhì)量信息

協(xié)會(huì)歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位為:博路天成新能源科技有限公司。

二、目的和意義

自21世紀(jì)以來(lái),隨著人類(lèi)社會(huì)的高速發(fā)展,能源短缺和環(huán)境污

染問(wèn)題日益嚴(yán)峻,世界各國(guó)開(kāi)始致力于新型清潔能源的開(kāi)發(fā)利用。太

陽(yáng)能、風(fēng)能等發(fā)電方式具有不連續(xù)、不穩(wěn)定的缺點(diǎn),為了實(shí)現(xiàn)新型能

源的轉(zhuǎn)換和存貯,需要大規(guī)模的儲(chǔ)電設(shè)備。鋰離子電池憑借其比能量

高、工作電壓高、無(wú)記憶效應(yīng)、綠色無(wú)污染等諸多優(yōu)點(diǎn),在消費(fèi)電子、

電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

人造石墨負(fù)極材料市場(chǎng)與下游新能源純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力鋰電池行

業(yè)的關(guān)聯(lián)性較高。為應(yīng)對(duì)大氣污染等環(huán)境問(wèn)題,全球各國(guó)推動(dòng)新能源

汽車(chē)發(fā)展已成為趨勢(shì)。在此背景下,各國(guó)政府

陸續(xù)公布了新能源汽車(chē)發(fā)展路線圖和禁售燃油車(chē)計(jì)劃,并將發(fā)展

新能源汽車(chē)作為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和低碳排放社會(huì)的重要舉措之一。以部

分發(fā)達(dá)國(guó)家為例,挪威計(jì)劃從2025年起禁止燃油車(chē)銷(xiāo)售,德國(guó)計(jì)劃

2030年后禁售傳統(tǒng)燃油車(chē),英國(guó)計(jì)劃2040年起全面禁售汽油和柴油

車(chē)。新能源汽車(chē)作為中國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),受到政府的大力支持。在

政府政策支持下,中國(guó)新能源汽車(chē)行業(yè)發(fā)展迅猛,配套基礎(chǔ)設(shè)施日益

完善,新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量增速驚人。短期而言,中國(guó)新能源汽車(chē)行業(yè)

發(fā)展以純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)路線為主,在鋰電池被作為主流動(dòng)力電池應(yīng)用

于純電動(dòng)汽車(chē)的背景下,鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈在中國(guó)獲得了極為豐厚的發(fā)展

紅利,鋰電池負(fù)極材料的需求也因此保持快速增長(zhǎng)。

2

鋰離子電池負(fù)極材料作為電池組成的關(guān)鍵部分,對(duì)鋰離子電池的

性能影響很大。理想的鋰離子電池負(fù)極材料應(yīng)該滿足以下要求:

(1)嵌鋰電位應(yīng)該盡量低,最好能夠和鋰電位接近,并且負(fù)極材

料的電勢(shì)不隨著嵌鋰量的變化有太大改變,使電池具備高電壓。

(2)應(yīng)具有相對(duì)較高比容量和良好的形貌,與分散劑、電解液的

兼容性好,同時(shí)具有良好的加工性能。

(3)應(yīng)具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能穩(wěn)定,在鋰離子脫

嵌過(guò)程中不會(huì)造成結(jié)構(gòu)的巨大變化,從而具有良好的動(dòng)力學(xué)性能和循

環(huán)性能。

(4)應(yīng)具有良好的離子和電子電導(dǎo)率,充放電過(guò)程極化小,能夠

進(jìn)行大電流充放電,從而具有良好的動(dòng)力學(xué)性能。

(5)材料的化學(xué)穩(wěn)定性高,不與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。

(6)原料豐富,價(jià)格便宜,容易制備,不污染環(huán)境。

鋰離子電池負(fù)極材料的主要類(lèi)型有如下幾種:非碳負(fù)極材料(合

金負(fù)極材料、氧化錫負(fù)極材料、金屬氧化物負(fù)極材料等);碳負(fù)極材

料(石墨類(lèi)碳材料、軟碳類(lèi)碳材料、硬碳類(lèi)碳材料)。目前,得到商

業(yè)化使用的鋰離子電池負(fù)極材料主要是碳材料負(fù)極,尤其是石墨類(lèi)碳

材料。石墨負(fù)極材料具備372mAhg-1的理論比容量,且擁有電壓

平臺(tái)低、循環(huán)穩(wěn)、定性好、價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛、無(wú)毒無(wú)害等諸多優(yōu)

點(diǎn)。

石墨化是人造石墨制備中的核心工序,構(gòu)建產(chǎn)品性能品質(zhì)保證。

石墨具備良好的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率,其平面六角的層狀結(jié)構(gòu)和

較低的充放電電壓十分適合Li+的脫嵌運(yùn)動(dòng),是目前較為理想的負(fù)

極材料。石墨化是將熱力學(xué)不穩(wěn)定的炭原子實(shí)現(xiàn)由亂層結(jié)構(gòu)向石墨晶

體結(jié)構(gòu)的有序轉(zhuǎn)化的過(guò)程。人造石墨以石油焦或針狀焦為主要原料,

在高溫電爐內(nèi)保護(hù)性介質(zhì)中加熱到2800℃以上,改變焦類(lèi)材料的空

間結(jié)構(gòu),使之具備良好的體積密度、導(dǎo)電率、導(dǎo)熱率、抗腐蝕性能及

機(jī)械加工性能。因此,石墨化在一定程度上決定了人造石墨產(chǎn)品的品

質(zhì)和質(zhì)量的穩(wěn)定性。

石墨化過(guò)程是充分利用電阻熱把炭質(zhì)材料加熱到2800℃~

3000℃,使無(wú)定形亂層結(jié)構(gòu)的炭轉(zhuǎn)化成有序的石墨晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的過(guò)程。

3

石墨晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化、原子重排的能量來(lái)源于高溫?zé)崽幚?,隨著熱處

理溫度的提高,石墨層間距逐漸變小,一般在0.343nm~0.346nm之

間,一般溫度到2500℃時(shí)變化顯著,到3000℃時(shí)變化逐漸緩慢,直

至完成整個(gè)石墨化過(guò)程。

艾奇遜爐坩堝法是目前石墨化主流生產(chǎn)工藝。按照加熱方法不同,

石墨化主要有間歇式和連續(xù)式兩種生產(chǎn)工藝。間歇式石墨化過(guò)程中物

料需要經(jīng)歷裝爐、升溫、石墨化、降溫?cái)嚯姵鰻t等工序。以目前主流

的艾奇遜爐為例,石墨化過(guò)程主要包括將負(fù)極材料均勻放入石墨坩堝

內(nèi),再通過(guò)天車(chē)吊起平放入石墨化爐中,將電阻料放入爐芯處石墨坩

堝外圍,再包覆保溫料,將爐體填滿,即完成裝爐。將爐體裝滿后,

即進(jìn)入電加熱過(guò)程,通過(guò)石墨化爐兩側(cè)的電極進(jìn)行通電加熱,在爐內(nèi)

達(dá)到一定溫度后加蓋爐頂并設(shè)置集氣罩,爐內(nèi)溫度將繼續(xù)升至

2800℃~3000℃,最終將坩堝內(nèi)含碳物質(zhì)在高溫?zé)崽幚硐?,?shí)現(xiàn)減少

無(wú)定型碳微晶結(jié)構(gòu)邊緣雜質(zhì),使其具備石墨晶體結(jié)構(gòu)特征。通電加熱

結(jié)束后,將爐頂打開(kāi),靜置冷卻至材料恢復(fù)常溫,即結(jié)束該生產(chǎn)過(guò)程。

通常情況下,石墨化工序或提純工序一個(gè)周期將達(dá)到15~22天。

目前,關(guān)于鋰離子電池石墨類(lèi)負(fù)極材料的標(biāo)準(zhǔn),有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T

24533-2019《鋰離子電池石墨類(lèi)負(fù)極材料》,該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋰離子電

池石墨類(lèi)負(fù)極材料的術(shù)語(yǔ)和定義、分類(lèi)及代號(hào)、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法

及檢驗(yàn)規(guī)則等,適用于鋰離子電池作為負(fù)極使用的石墨類(lèi)負(fù)極材料;

關(guān)于鋰離子電池石墨類(lèi)負(fù)極材料石墨化生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范,國(guó)內(nèi)尚無(wú)相關(guān)

標(biāo)準(zhǔn),本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化的生產(chǎn)流程、原料檢

驗(yàn)、過(guò)程檢驗(yàn)、成品檢驗(yàn)、包裝、運(yùn)輸、貯存,適用于鋰電池石墨負(fù)

極材料石墨化生產(chǎn)過(guò)程。本標(biāo)準(zhǔn)的制定規(guī)范了鋰電池石墨負(fù)極材料石

墨化生產(chǎn),促進(jìn)了鋰離子電池石墨類(lèi)負(fù)極材料的生產(chǎn),滿足了能源市

場(chǎng)對(duì)鋰離子電池的需求,有利于新能源工業(yè)的發(fā)展。

三、主要工作過(guò)程:

1)2023年5月:成立標(biāo)準(zhǔn)起草工作組,明確相關(guān)單位和負(fù)責(zé)人員的

職責(zé)和任務(wù)分工;

2)2023年6月:標(biāo)準(zhǔn)起草工作組積極開(kāi)展調(diào)查研究,檢索國(guó)家及其

4

他省市相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及法律法規(guī),調(diào)研鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化技

術(shù)現(xiàn)狀和市場(chǎng)需求情況,并進(jìn)行分析總結(jié),為標(biāo)準(zhǔn)草案的編制打

下了基礎(chǔ);

3)2023年7月:分析研究調(diào)研材料,與現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T

24533-2019《鋰離子電池石墨類(lèi)負(fù)極材料》相比,本標(biāo)準(zhǔn)工藝流

程所生產(chǎn)產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合要求。

標(biāo)準(zhǔn)起草工作組通過(guò)研討會(huì)、電話會(huì)議等多種方式,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)

的主要內(nèi)容進(jìn)行了討論,并完成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)文件。

2023年7月中旬,《鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化技術(shù)規(guī)范》

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)正式立項(xiàng)。

4)2023年8月底:標(biāo)準(zhǔn)起草工作組通過(guò)討論,確定本標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)

容包括鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化技術(shù)規(guī)范的原輔料檢驗(yàn)、裝粉、

裝爐、送電、冷卻降溫、出爐、出粉、篩料、包裝、成品檢驗(yàn)等,

初步形成標(biāo)準(zhǔn)草案和編制說(shuō)明。經(jīng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)家審核后,進(jìn)行修

改完善,最終形成征求意見(jiàn)稿,線上線下征求意見(jiàn);

四、編制原則

本標(biāo)準(zhǔn)的編制遵循“前瞻性、實(shí)用性、統(tǒng)一性、規(guī)范性”的

原則,注重標(biāo)準(zhǔn)的可操作性,嚴(yán)格按照GB/T1.1《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)

則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》最新版本的要求進(jìn)

行編寫(xiě)。

本標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)行法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有沖突。

五、主要內(nèi)容及依據(jù)

本文件規(guī)定了鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化技術(shù)規(guī)范的原輔料檢

驗(yàn)、裝粉、裝爐、送電、冷卻降溫、出爐、出粉、篩料、包裝、成品

檢驗(yàn)等。

1.范圍

本文件適用于鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化生產(chǎn)過(guò)程。

5

2.規(guī)范性引用文件

本文件參考引用的標(biāo)準(zhǔn):

GB/T3521石墨化學(xué)分析方法

GB/T3780.10炭黑第10部分:灰分的測(cè)定

GB/T19587氣體吸附BET法測(cè)定固態(tài)物質(zhì)比表面積

GB/T24533鋰離子電池石墨類(lèi)負(fù)極材料

GB/T31057.1顆粒材料物理性能測(cè)試第1部分:松裝密度的測(cè)

YS/T587.4陽(yáng)極用后石油焦檢測(cè)方法第4部分硫含量的測(cè)定

YS/T587.6炭陽(yáng)極用后石油焦檢測(cè)方法第6部分粉末電阻率

的測(cè)定

3.術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T24533界定的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

4.石墨化工藝流程

該條文規(guī)定了鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化工藝流程宜包括的工

序?yàn)樵o料檢驗(yàn)、裝粉、裝爐、送電、冷卻降溫、出爐、出粉、篩料、

包裝、成品檢驗(yàn)等。

5.原輔料檢驗(yàn)

該條文鋰電池石墨負(fù)極材料的原輔料進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明,待石墨化

負(fù)極材料由客戶提供,只進(jìn)行檢驗(yàn),不做技術(shù)要求,根據(jù)待石墨化負(fù)

極材料的技術(shù)指標(biāo)和客戶對(duì)成品的技術(shù)指標(biāo)要求,確定石墨化工藝參

數(shù)。

該條文還規(guī)定了輔料技術(shù)要求及檢驗(yàn)方法。

6.裝粉

6

該條文對(duì)鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化工藝流程的裝粉工藝進(jìn)行

了詳細(xì)說(shuō)明。

7.裝爐

該條文對(duì)鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化工藝流程的裝爐工藝進(jìn)行

了詳細(xì)說(shuō)明。

8.送電

該條文對(duì)鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化工藝流程的送電工藝進(jìn)行

了詳細(xì)說(shuō)明,并對(duì)送電過(guò)程中突發(fā)停電情況,進(jìn)行了停電補(bǔ)電規(guī)定,

確保了石墨化工藝的正常進(jìn)行。

9.冷卻降溫

該條文對(duì)鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化工藝流程的冷卻降溫工藝

進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。

10.出爐

該條文對(duì)鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化工藝流程的出爐工藝進(jìn)行

了詳細(xì)說(shuō)明。

11.出粉

該條文對(duì)鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化工藝流程的出粉工藝進(jìn)行

了詳細(xì)說(shuō)明。

12.篩料

該條文對(duì)鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化工藝流程的篩分工藝進(jìn)行

了詳細(xì)說(shuō)明。

13.包裝

7

該條文對(duì)鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化工藝流程的包裝工藝進(jìn)行

了詳細(xì)說(shuō)明。

14.成品檢驗(yàn)

該條文對(duì)鋰電池石墨負(fù)極材料成品的技術(shù)要求、檢驗(yàn)項(xiàng)目和檢驗(yàn)

方法進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。

六、與現(xiàn)行法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

本標(biāo)準(zhǔn)符合《中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化法》等法律法規(guī)文件的規(guī)定,

并在制定過(guò)程中參考了相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),在對(duì)等內(nèi)容

的規(guī)范方面,與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)保持兼容和一致,便于參考實(shí)施。

七、重大分歧意見(jiàn)的處理經(jīng)過(guò)和依據(jù)

無(wú)。

八、貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

組織措施:在河北省質(zhì)量信息協(xié)會(huì)組織協(xié)調(diào)下,以標(biāo)準(zhǔn)起草組成

員為主,成立標(biāo)準(zhǔn)宣貫小組。

技術(shù)措施:組織撰寫(xiě)標(biāo)準(zhǔn)宣貫材料,組織開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)宣貫培訓(xùn)工作。

九、其它應(yīng)予說(shuō)明的事項(xiàng)

無(wú)。

《鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)起草工作組

2023年8月29日

8

河北省質(zhì)量信息協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

《鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化技術(shù)規(guī)范》

編制說(shuō)明

(征求意見(jiàn)稿)

標(biāo)準(zhǔn)起草工作組

2023年8月

一、任務(wù)來(lái)源

按照河北省質(zhì)量信息協(xié)會(huì)《關(guān)于2023年團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)提案申報(bào)的通

知》(冀質(zhì)信協(xié)字[2023]01號(hào))要求,依據(jù)《河北省質(zhì)量信息協(xié)會(huì)

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)管理辦法》,確定《鋰電池石墨負(fù)極材料石墨化技術(shù)規(guī)范》

立項(xiàng),立項(xiàng)編號(hào):T2023117。

本標(biāo)準(zhǔn)由博路天成新能源科技有限公司提出,由河北省質(zhì)量信息

協(xié)會(huì)歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位為:博路天成新能源科技有限公司。

二、目的和意義

自21世紀(jì)以來(lái),隨著人類(lèi)社會(huì)的高速發(fā)展,能源短缺和環(huán)境污

染問(wèn)題日益嚴(yán)峻,世界各國(guó)開(kāi)始致力于新型清潔能源的開(kāi)發(fā)利用。太

陽(yáng)能、風(fēng)能等發(fā)電方式具有不連續(xù)、不穩(wěn)定的缺點(diǎn),為了實(shí)現(xiàn)新型能

源的轉(zhuǎn)換和存貯,需要大規(guī)模的儲(chǔ)電設(shè)備。鋰離子電池憑借其比能量

高、工作電壓高、無(wú)記憶效應(yīng)、綠色無(wú)污染等諸多優(yōu)點(diǎn),在消費(fèi)電子、

電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

人造石墨負(fù)極材料市場(chǎng)與下游新能源純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力鋰電池行

業(yè)的關(guān)聯(lián)性較高。為應(yīng)對(duì)大氣污染等環(huán)境問(wèn)題,全球各國(guó)推動(dòng)新能源

汽車(chē)發(fā)展已成為趨勢(shì)。在此背景下,各國(guó)政府

陸續(xù)公布了新能源汽車(chē)發(fā)展路線圖和禁售燃油車(chē)計(jì)劃,并將發(fā)展

新能源汽車(chē)作為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和低碳排放社會(huì)的重要舉措之一。以部

分發(fā)達(dá)國(guó)家為例,挪威計(jì)劃從2025年起禁止燃油車(chē)銷(xiāo)售,德國(guó)計(jì)劃

2030年后禁售傳統(tǒng)燃油車(chē),英國(guó)計(jì)劃2040年起全面禁售汽油和柴油

車(chē)。新能源汽車(chē)作為中國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),受到政府的大力支持。在

政府政策支持下,中國(guó)新能源汽車(chē)行業(yè)發(fā)展迅猛,配套基礎(chǔ)設(shè)施日益

完善,新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量增速驚人。短期而言,中國(guó)新能源汽車(chē)行業(yè)

發(fā)展以純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)路線為主,在鋰電池被作為主流動(dòng)力電池應(yīng)用

于純電動(dòng)汽車(chē)的背景下,鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈在中國(guó)獲得了極為豐厚的發(fā)展

紅利,鋰電池負(fù)極材料的需求也因此保持快速增長(zhǎng)。

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鋰離子電池負(fù)極材料作為電池組成的關(guān)鍵部分,對(duì)鋰離子電池的

性能影響很大。理想的鋰離子電池負(fù)極材料應(yīng)該滿足以下要求:

(1)嵌鋰電位應(yīng)該盡量低,最好能夠和鋰電位接近,并且負(fù)極材

料的電勢(shì)不隨著嵌鋰量的變化有太大改變,使電池具備高電壓。

(2)應(yīng)具有相對(duì)較高比容量和良好的形貌,與分散劑、電解液的

兼容性好,同時(shí)具有良好的加工性能。

(3)應(yīng)具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)性能穩(wěn)定,在鋰離子脫

嵌過(guò)程中不會(huì)造成結(jié)構(gòu)的巨大變化,從而具有良好的動(dòng)力學(xué)性能和循

環(huán)性能。

(4)應(yīng)具有良好的離子和電子電導(dǎo)率,充放電過(guò)程極化小,能夠

進(jìn)行大電流充放電,從而具有良好的動(dòng)力學(xué)性能。

(5)材料的化學(xué)穩(wěn)定性高,不與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。

(6)原料豐富,價(jià)格便宜,容易制備,不污染環(huán)境。

鋰離子電池負(fù)極材料的主要類(lèi)型有如下幾種:非碳負(fù)極材料(合

金負(fù)極材料、氧化錫負(fù)極材料、金屬氧化物負(fù)極材料等);碳負(fù)極材

料(石墨類(lèi)碳材料、軟碳類(lèi)碳材料、硬碳類(lèi)碳材料)。目前,得到商

業(yè)化使用的鋰離子電池負(fù)極材料主要是碳材料負(fù)極,尤其是石墨類(lèi)碳

材料。石墨負(fù)極材料具備372mAhg-1的理論比容量,且擁有電壓

平臺(tái)低、循環(huán)穩(wěn)、定性好、價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛、無(wú)毒無(wú)害等諸多優(yōu)

點(diǎn)。

石墨化是人造石墨制備中的核心工序,構(gòu)建產(chǎn)品性能品質(zhì)保證。

石墨具備良好的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率,其平面六角的層狀結(jié)構(gòu)和

較低的充放電電壓十分適合Li+的脫嵌運(yùn)動(dòng),是目前較為理想的負(fù)

極材料。石墨化是將熱力學(xué)不穩(wěn)定的炭原子實(shí)現(xiàn)由亂層結(jié)構(gòu)向石墨晶

體結(jié)構(gòu)的有序轉(zhuǎn)化的過(guò)程。人造石墨以石油焦或針狀焦為主要原料,

在高溫電爐內(nèi)保護(hù)性介質(zhì)中加熱到2800℃以上,改變焦類(lèi)材料的空

間結(jié)構(gòu),使之具備良好的體積密度、導(dǎo)電率、導(dǎo)熱率、抗腐蝕性能及

機(jī)械加工性能。因此,石墨化在一定程度上決定了人造石墨產(chǎn)品的品

質(zhì)和質(zhì)量的穩(wěn)定性。

石墨化過(guò)程是充分利用電阻熱把炭質(zhì)材料加熱到2800℃~

3000℃,使無(wú)定形亂層結(jié)構(gòu)的炭轉(zhuǎn)化成有序的石墨晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的過(guò)程。

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石墨晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化、原子重排的能量來(lái)源于高溫?zé)崽幚?,隨著熱處

理溫度的提高,石墨層間距逐漸變小,一般在0.343nm~0.346nm之

間,一般溫度到2500℃時(shí)變化顯著,到3000℃時(shí)變化逐漸緩慢,直

至完成整個(gè)石墨化過(guò)程。

艾奇遜爐坩堝法是目前石墨化主流生產(chǎn)工藝。按照加熱方法不同,

石墨化主要有間歇式和連續(xù)式兩種生產(chǎn)工藝。間歇式石墨化過(guò)

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