Identifikationsmethode für Naturgraphit und künstlichen Graphit

2025-03-26

Das Anodenmaterial aus natürlichem Graphit besteht aus natürlichem Plattenkristallgraphit, das durch Mahlen, Sphäroidisierung, Klassifizierung, Reinigung und Oberflächenverarbeitung etc. bearbeitet wird. Seine hohe Kristallinität entsteht auf natürliche Weise. Künstliches Graphit-Anodenmaterial hingegen ist leicht graphitisiertes Kohlenstoffmaterial wie Petroleumkoks, Nadelkoks, Asphaltkoks, das bei einer bestimmten Temperatur kalziniert wird, und dann nach dem Zerkleinern, der Klassifizierung und dem Hochtemperatur-Graphitierungssystem verarbeitet wird. Seine hohe Kristallinität entsteht durch Hochtemperatur-Graphitierung. Wegen des wesentlichen Unterschieds in den Rohstoffen und der Verarbeitungstechnologie unterscheiden sich die Mikrostruktur, die Kristallstruktur, die elektrochemischen Eigenschaften und die Verarbeitungseigenschaften der beiden deutlich.

In Bezug auf die Mikrostruktur ist natürlicher Graphit geschichtet. Das SEM-Profil von natürlichem Graphit behält die lamellare Struktur, und es gibt viele Lücken zwischen den lamellaren Strukturen. Während des Hochtemperatur-Graphitierungsprozesses wird die Kristallstruktur gemäß der ABAB-Struktur umorganisiert, und es gibt keine Lücken in der inneren Dichte.

Röntgenbeugung

Aus der Perspektive der Kristallstruktur hat das Anodenmaterial aus natürlichem Graphit eine hohe Kristallinität. Im XRD-Muster ist der Beugungspeakwinkel des (002)-Kristallplans höher, die lamellare Struktur ist vollständig, der Schichtabstand ist klein, und die Orientierung (I002/I110) ist deutlich. Anhand der Beugungspeak-Position des (101)-Kristallplans, die 43-45 Grad entspricht, und der Beugungspeak-Position des (012)-Kristallplans, die 46-47 Grad entspricht, ist zu erkennen, dass natürlicher Graphit eine ausgeprägte 2H-Phase und 3R-Phase aufweist, während künstlicher Graphit nur die 2H-Phase hat. Die XRD-Muster von hexagonalem Graphit (2H) und rhomboedrischem Graphit (3R) sind wie folgt:

Raman-Spektroskopie

Für natürlichen Graphit und künstlichen Graphit ohne Graphitierung sind neben dem SEM-Profil, dem XRD-Kristallstrukturdiagramm und dessen Parametern auch die Raman-Spektrumanalyse und der Disorgrad-ID/IG eine effektive Methode zur Unterscheidung dieser beiden Graphitarten. Der Disorder-Grad ID/IG von natürlichem sphärischem Graphit liegt in der Regel zwischen 0,4 und 0,85, der Disorder-Grad ID/IG von natürlichem Graphit, das nicht graphitiert ist und dessen Oberfläche beschichtet ist, liegt in der Regel zwischen 0,9 und 1,6, und der Disorder-Grad ID/IG von neuem modifiziertem natürlichem Graphit ohne Graphitierung liegt normalerweise zwischen 0,2 und 0,6. Der Disorder-Grad von künstlichem Graphit ID/IG liegt in der Regel zwischen 0,04 und 0,34. Insgesamt ist der Disorder-Grad ID/IG des natürlichen Graphit-Anodenmaterials ohne Hochtemperatur-Graphitierung größer als der von künstlichem Graphit-Anodenmaterial. Der Disorder-Grad ID/IG des graphitisierten natürlichen Graphits mit Beschichtung liegt in der Regel zwischen 0,17 und 0,36, während der von künstlichem Graphit normalerweise zwischen 0,04 und 0,34 liegt. Die Disorder-Grade ID/IG des graphitisierten natürlichen Graphits und des künstlichen Graphits sind überschneidend, und der Raman-Test ist keine effektive Methode.

Ergebnisbewertung

1. Vergleich von natürlichen Graphit-Anodenmaterialien ohne Hochtemperatur (2400-3300) Graphitisierungsbehandlung und künstlichen Graphit-Anodenmaterialien

(1) SEM-Querschnitt: Der SEM-Querschnitt des natürlichen Graphit-Anodenmaterials ohne Hochtemperaturgraphitierung weist Lücken zwischen den Blätterstrukturen auf, während der SEM-Querschnitt des künstlichen Graphit-Anodenmaterials dicht und nahtlos ist.

(2) XRD: In dem XRD-Muster des natürlichen Graphit-Anodenmaterials ohne Hochtemperaturgraphitierungsbehandlung sind deutliche 2H-Phase und 3R-Phase vorhanden, während im XRD-Muster des künstlichen Graphit-Anodenmaterials nur die 2H-Phase existiert.

(3) ID/IG: Die Unordnung ID/IG des oberflächenbeschichteten natürlichen Graphit-Anodenmaterials ohne Hochtemperaturgraphitierung liegt allgemein bei 0,9-1,6, während die Unordnung ID/IG von künstlichem Graphit allgemein bei 0,04-0,34 liegt.

2. Vergleich von natürlichem Graphit-Negativmaterial und künstlichem Graphit-Negativmaterial, das bei hoher Temperatur (2400-3300) graphitisiert wurde

(1) SEM-Querschnitt: Der SEM-Querschnitt des reinen natürlichen Graphit-Anodenmaterials, das durch Hochtemperaturgraphitierung behandelt wurde, weist Lücken zwischen den Blätterstrukturen auf, während der SEM-Querschnitt des reinen künstlichen Graphit-Anodenmaterials eine dichte Struktur ohne Lücken aufweist und einer Hochtemperaturgraphitierung unterzogen wurde. Die SEM-Querschnittsansicht des kompositen Graphit-Anodenmaterials zeigt, dass die Hohlräume zwischen den natürlichen Graphitblätterstrukturen und der dichten und nahtlosen Struktur des künstlichen Graphits koexistieren.