Material de ánodo de grafito para baterías de iones de litio

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2025-04-04

Unidades de redacción

GB / T 24533-2019 “material de ánodo de grafito para baterías de iones de litio” se informa bajo la jurisdicción de TC183 (Comité Técnico Nacional 183 sobre Acero de la Administración de Estandarización de China), TC183SC15 (Subcomité 15 sobre carbones del Comité Técnico Nacional 183 sobre Acero de la Administración de Estandarización de China), y el departamento competente es la Asociación de la Industria del Hierro y el Acero de China. Las principales unidades de redacción son Shenzhen BTR New Energy Materials Co., Ltd., Guangdong Dongdao New Energy Co., Ltd., BTR (Jiangsu) New Material Technology Co., Ltd., Huizhou BTR New Material Technology Co., Ltd., BTR Ltd., Tianjin BTR New Energy Materials Co., Ltd., Instituto de Información y Estandarización Metalúrgica de China.

Términos y definiciones

El material de ánodo de grafito para baterías de iones de litio utiliza un material de carbono basado en grafito en capas cristalinas. Funciona en sinergia con el material del cátodo para lograr múltiples cargas y descargas de la batería de iones de litio. Durante el proceso de carga, el electrodo negativo de grafito acepta iones de litio embebidos, y durante el proceso de descarga, libera los iones de litio. La capacidad teórica de los materiales de ánodo basados en grafito es de 372 (mA • h) / g, de color negro grisáceo o gris acero, con brillo metálico.

Categorías de productos

Los materiales de ánodo de grafito para baterías de iones de litio se dividen en tres categorías: grafito natural, grafito artificial y grafito compuesto. Entre ellos, el grafito natural está representado por NG (Grafito Natural); el grafito artificial está representado por AG (Grafito Artificial); el grafito compuesto contiene al menos dos componentes de grafito natural y grafito artificial y está representado por CG (Grafito Compuesto). El grafito artificial se puede dividir en los siguientes tres tipos:

(1) Grafito artificial de microsfera de carbono mesofásico, expresado como CMB;

(2) Grafito artificial de coque de aguja, representado por NAG;

(3) Grafito artificial de coque de petróleo representado por CPAG.

Tabla 1 Grados de materiales de ánodo de grafito para baterías de iones de litio
Grado		Grado	Primera descarga Capacidad específica(mA • h) / g	Primera eficiencia coulombiana %	Densidad de compactación en polvo g / cm3	Grado de grafitización %	Contenido de carbono fijo %	Contenido de sustancia magnética ppm	Contenido de hierro ppm	Certificación RoHS
NG		i	≥360.0	≥95.0	≥1.65	≥96	≥99.97	≤0.1	≤10	Aprobado
		n	≥360.0	≥93.0	≥1.55	≥94	≥99.95	≤0.1	≤30	Aprobado
		m	≥345.0	≥91.0	≥1.45	≥92	≥99.90	≤0.5	≤50	Aprobado
AG	CMB	i	≥350.0	≥95.0	≥1.50	≥94	≥99.97	≤0.1	≤20	Aprobado
		n	≥340.0	≥94.0	≥1.40	≥90	≥99.95	≤0.5	≤50	Aprobado
		m	≥340.1	≥90.0	≥1.20	≥90	≥99.70	≤1.5	≤100	Aprobado
	NAG	i	≥340.2	≥94.0	≥1.25	≥94	≥99.97	≤0.1	≤20	Aprobado
		n	≥340.3	≥93.0	≥1.20	≥90	≥99.95	≤0.1	≤50	Aprobado
		m	≥340.4	≥90.0	≥1.10	≥85	≥99.70	≤1.5	≤100	Aprobado
	CPAG	i	≥340.5	≥95.0	≥1.40	≥94	≥99.97	≤0.1	≤20	Aprobado
		n	≥340.6	≥93.0	≥1.20	≥90	≥99.95	≤0.1	≤50	Aprobado
		m	≥340.7	≥90.0	≥1.00	≥85	≥99.70	≤1.5	≤100	Aprobado
CG		i	≥340.8	≥94.0	≥1.60	≥94	≥99.97	≤0.1	≤20	Aprobado
		n	≥340.9	≥92.0	≥1.50	≥92	≥99.95	≤0.1	≤30	Aprobado
		m	≥340.10	≥91.0	≥1.40	≥90	≥99.70	≤0.5	≤50	Aprobado
Nota 1: El producto debe cumplir con todos los indicadores de este grado de producto, de lo contrario no se clasificará como este grado. Nota 2: RoHS es la certificación que cumple con el contenido de sustancia restringida.

Código del producto

El código del producto está compuesto por el código de categoría, código de grado, D50 y capacidad específica de descarga inicial en orden, es decir, el código de categoría-código de grado-D50-capacidad específica de descarga inicial. Consulte la Tabla 2 para ejemplos específicos.

Tabla 2: Código del producto y explicación
Muestra	Explicación
NG-I-18-360	Grafito natural NG, grado I material de ánodo de batería de ion de litio, D50 = (18.0 ± 2.0) mm, la capacidad específica de descarga inicial es 360 (mA-h) / g
AG-CMB-1-22-350	Grafito mesofásico artificial AG-CMB, grado I material de ánodo de batería de ion de litio, D50 = (22.0 ± 2.0) μm, la capacidad específica de descarga inicial es 350 (mA-h) / g
AG-NAG-1-18-355	AG-NAG grafito artificial en forma de aguja, grado I material de ánodo de batería de ion de litio, D50 = (18.0 ± 2.0) μm, la capacidad específica de descarga inicial es 355 (mA-h) / g
CG-I-17-355	CG grafito compuesto, grado I material de ánodo de batería de ion de litio, D50 = (17.0 ± 2.0) μm, la capacidad específica de descarga inicial es 355 (mA-h) / g

Requisitos técnicos

Para los requisitos técnicos, la apariencia es un polvo de color grisáceo o gris acero con brillo metálico. En cuanto a los índices físicos y químicos, los índices físicos y químicos de los materiales de ánodo a base de grafito para baterías de iones de litio deben cumplir con los requisitos de la Tabla 1. Si hay requisitos especiales, deberán determinarse a través de la consulta entre las partes de oferta y demanda.

Tabla 3 Especificaciones técnicas de materiales típicos de ánodo de batería de iones de litio a base de grafito natural

Indicador técnico			Código del producto
Indicador técnico			NG-I-19-360	NG-II-13-365	NG-III-23-345
Rendimiento	Distribución de tamaño	D10, μm	12.0±2.0	9.0±2.0	14.0±2.0
		D50, μm	19.0±2.0	13.0±2.0	23.0±2.0
		D90, μm	28.0±3.0	33.0±3.0	33.0 ± 3.0
		D max, μm	≤50	≤70	≤50
	Carbono fijo, %		≥99.97	≥99.97	99.95 ~ 99.90
	Humedad, %		≤0.2	≤0.2	≤0.2
	pH		8±1	5.5±1	5.5±1
	Densidad aparente, g/cm3		≥1.20	≥1.00	≥1.05
	Densidad de compactación del polvo, g/cm3		≥1.65	1.55〜1.65	1.45〜1.55
	Densidad real, g/cm3		2.24 ±0.02	2.24±0.02	2.22±0.02
	Área superficial específica, m2/g		≤1.5	≤2.5	5.0±0.5
	Espaciado intercapas d002, nm		0.3357 ± 0.0003	0.3358 ±0.0003	0.3358 ±0.0003
Propiedad electroquímica	Primera eficiencia coulombiana %		≥95.0	≥93.0	≥91.0
Propiedad electroquímica	Primera descarga Capacidad específica (mAh) / g		≥360.0	≥365.0	≥345.0
Elemento metálico traza Materiales magnéticos Elemento metálico traza	Fe, ppm		≤10	≤30	≤50
	Na, ppm		≤5	≤5	≤5
	Cr, ppm		≤5	≤5	≤5
	Cu, ppm		≤5	≤5	≤5
	Ni, ppm		≤5	≤5	≤5
	Al, ppm		≤5	≤5	≤5
	Mo, ppm		≤5	≤5	≤5
Materiales magnéticos	Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm		≤0.1	≤0.1	0.1 ~ 0.5
Contenido de azufre	S, ppm		≤20	≤20	≤20

Tabla 3 （Continuación）
Descripción técnica				Código del producto
Descripción técnica				NG-1-19-360	NG-II-13-365	NG-III-23-345
Sustancias restringidas		Cádmio y sus compuestos, PPM		≤5	≤5	≤5
		Plomo y sus compuestos, PPM		≤5	≤5	≤5
		Mercurio y sus compuestos, PPM		≤5	≤5	≤5
		Cromo hexavalente y sus compuestos, PPM		≤5	≤5	≤5
		Bifenilos polibromados, PPM		≤5	≤5	W5
		Aldehído de bifenilo polibromado, PPM		≤5	≤5	≤5
Aniónico		F-, ppm		≤10	≤10	≤10
		Cl-, ppm		≤30	≤30	≤30
		Br-, ppm		≤10	≤10	≤10
		NO3-, ppm		≤10	≤10	≤10
		SO4-, ppm		≤50	≤50	≤50
Materia orgánica		Acetona, PPM		≤1	≤1	≤1
		Isopropanol, PPM		≤1	≤1	≤1
		Tolueno, PPM		≤1	≤1	≤1
		Benceno etílico, PPM		≤1	≤1	≤1
		Xileno, PPM		≤1	≤1	≤1
		Benceno, PPM		≤1	≤1	≤1
		Etanol, PPM		≤1	≤1	≤1
Tabla 4 Especificaciones técnicas de materiales de cátodo para baterías de iones de litio de grafito artificial típico
Indicador técnico				Código del producto
Indicador técnico				AG-CMR- I -24-355	AG-NAG- II -20-340	AG-PAG-III-18-300
Rendimiento teórico	Distribución de tamaño		D10, μm	17.0±2.0	9.0 ±2.0	7.0 ± 2.0
			D50, μm	24.5±2.0	20.0 ±2.0	18.0±2.0
			D90, μm	35.0±3.0	40.0±3.0	35.0±3.0
			D max, μm	≤60	≤70	C75
	Carbono fijo, %			≥99.70	≥99.95	≥99.70
	Humedad, %			≤0.2	≤0.2	≤0.2
	pH			8±1	5.5 ±1	5.5±1
	Densidad aparente, g/cm3			≥1.30	≥1.00	≥1.00
	Densidad de compactación del polvo, g/cm3			≥1.60	≥1.20	1.30 〜1.45
	Densidad real, g/cm3			2.24±0.03	2.23±O.O3	2.23±0.03
	Área superficial específica, m2/g			0.8±0.5	4.0 士 0.5	4.0±0.5
	Espaciado intercapas d002, nm			0.3357 ±0.000 3	0.335 8±0.000 3	0.336 0±0.000 3

Indicador técnico		Código del producto
Indicador técnico		AG-CMB- I -24-355	AG-NAG- II -20-340	AG-PAG-III-18-300
Propiedad electroquímica	Primera eficiencia coulombiana %	≥95.0	≥93.0	≥90.0
Propiedad electroquímica	Primera descarga Capacidad específica (mAh) / g	≥355.0	≥340.0	≥320.0
Elemento metálico traza Materiales magnéticos Elemento metálico traza	Fe, ppm	≤20	≤50	≤100
	Na, ppm	≤5	≤5	≤5
	Cr, ppm	≤5	≤5	≤5
	Cu, ppm	≤5	≤5	≤5
	Ni, ppm	≤5	≤5	≤5
	Al, ppm	≤5	≤5	≤5
	Mo, ppm	≤5	≤5	≤5
Materiales magnéticos	Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm	<0.1	<0.1	0.5 〜1.5
Contenido de azufre	S, ppm	≤20	≤20	≤20
Propiedad electroquímica	Cádmio y sus compuestos, PPM	≤5	≤5	≤5
	Plomo y sus compuestos, PPM	≤5	≤5	≤5
	Mercurio y sus compuestos, PPM	≤5	≤5	≤5
	Cromo hexavalente y sus compuestos, PPM	≤5	≤5	≤5
	Bifenilos polibromados, PPM	≤5	≤5	≤5
	Aldehído de bifenilo polibromado, PPM	≤5	≤5	≤5

Aniónico	F-, ppm	≤10	≤10	≤10
	Cl-, ppm	≤30	≤30	≤30
	Br-, ppm	≤10	≤10	≤10
	NO3-, ppm	≤10	≤10	≤10
	SO4-, ppm	≤50	≤50	≤50
Materia orgánica	Acetona, PPM	≤1	≤1	≤1
	Isopropanol, PPM	≤1	≤1	≤1
	Tolueno, PPM	≤1	≤1	≤1
	Benceno etílico, PPM	≤1	≤1	≤1
	Xileno, PPM	≤1	≤1	≤1
	Benceno, PPM	≤1	≤1	≤1
	Etanol, PPM	≤1	≤1	≤1

Tabla 5 Indicadores técnicos de materiales de cátodo para baterías de iones de litio de grafito compuesto típico
Indicador técnico			Código del producto
Indicador técnico			CG-I-17-355	CG-II-18-345	CG-III-20-330
Rendimiento	Distribución de tamaño	D10, μm	9.0±2.0	8.0±2.0	9.0±2.0
		D50, μm	17.0±2.0	18.0±2.0	20.0±2.0
		D90, μm	35.0±3.0	35.0 ±3.0	38.0 士 3.0
		D max, μm	≤70	≤70	≤60
	Carbono fijo, %		≥99.70	$99.95	≥99.70
	Humedad, %		≤0.2	≤0.2	≤0.2
	pH		8±1	8±1	5.5±1
	Densidad aparente, g/cm3		≥1.10	≥1.00	≥1.00
	Densidad de compactación del polvo, g/cm3		≥1.60	≥1.50	1.30 〜1.40
	Densidad real, g/cm3		2.24±0.02	2.23±0.03	2.23±0.03
	Área superficial específica, m2/g		≤2.0	3.0±0.5	3.5±0.5
	Espaciado intercapas d002, nm		0.3357 土 0.000 3	0.335 8±0.000 3	0.336 0 土 0.000 3
Propiedad electroquímica	Primera eficiencia coulombiana %		≥94.0	≥92.0	291.0
Propiedad electroquímica	Primera descarga Capacidad específica (mAh) / g		≥355.0	≥345.0	≥330.0


Elemento metálico traza Materiales magnéticos Elemento metálico traza	Fe, ppm	≤20	≤30	≤50
	Na, ppm	≤5	≤5	≤5
	Cr, ppm	≤5	≤5	≤5
	Cu, ppm	≤5	≤5	≤5
	Ni, ppm	≤5	≤5	≤5
	Al, ppm	≤5	≤5	≤5
	Mo, ppm	≤5	≤5	≤5
Materiales magnéticos	Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm	<0.1	<0.1	0.1 ~ 0.5
Contenido de azufre	S, ppm	≤20	≤20	≤20
Propiedad electroquímica	Cádmio y sus compuestos, PPM	≤5	≤5	≤5
	Plomo y sus compuestos, PPM	≤5	≤5	≤5
	Mercurio y sus compuestos, PPM	≤5	≤5	≤5
	Cromo hexavalente y sus compuestos, PPM	≤5	≤5	≤5
	Bifenilos polibromados, PPM	≤5	≤5	≤5
	Aldehído de bifenilo polibromado, PPM	≤5	≤5	≤5

Indicador técnico		Código del producto
Indicador técnico		CG-I-17-355	CG II -18-345	CG-III-20-330
Aniónico	F-, ppm	≤10	≤10	≤10
	Cl-, ppm	≤30	≤30	≤30
	Br-, ppm	≤10	≤10	≤10
	NO3-, ppm	≤10	Q0	≤10
	SO4-, ppm	≤50	≤50	≤50
Materia orgánica	Acetona, PPM	≤1	≤1	≤1
	Isopropanol, PPM	≤1	≤1	≤1
	Tolueno, PPM	≤1	≤1	≤1
	Benceno etílico, PPM	≤1	≤1	≤1
	Xileno, PPM	≤1	≤1	≤1
	Benceno, PPM	≤1	≤1	≤1
	Etanol, PPM	≤1	≤1	≤1

Desde el desarrollo de materiales de carbono para baterías de iones de litio, los materiales de grafito han sido los materiales de ánodo predominantes debido a su microestructura especial, procesos de producción y modificación maduros y grandes reservas de materia prima, y continuarán siéndolo durante mucho tiempo. El lanzamiento de la nueva norma nacional ha desempeñado un papel orientador en la producción y aplicación real de materiales de ánodo de grafito, lo que es favorable para su desarrollo.