جنس آند گرافیتی برای باتری لیتیوم یون – شرکت فناوری معدن پروماین (شانگهای) محدود.

اخبار و وبلاگ‌ها

مواد آند گرافیتی برای باتری لیتیوم-یون

2025-04-04

واحدهای تدوین

GB / T 24533-2019 «ماده آند گرافیتی باتری لیتیوم-یون» تحت صلاحیت TC183 (کمیته فنی ملی 183 در مورد فولاد اداره استاندارد چین)، TC183SC15 (کمیته فرعی 15 در مورد کربن‌های کمیته فنی ملی 183 در مورد فولاد اداره استاندارد چین) گزارش شده است و بخش ذیصلاح، انجمن صنعت آهن و فولاد چین است. واحدهای اصلی تهیه پیش‌نویس عبارتند از شرکت شنژن BTR New Energy Materials، شرکت گوانگدونگ دونگدائو New Energy Energy، شرکت BTR (جیانگسو) New Material Technology، شرکت هویژو BTR New Material Technology، شرکت BTR، شرکت تیانجین BTR New Energy Materials، موسسه اطلاعات و استانداردسازی متالورژی چین.

مفاهیم و تعاریف

مواد آند گرافیتی برای باتری‌های لیتیوم-یون از یک ماده کربنی مبتنی بر گرافیت لایه‌ای بلوری استفاده می‌کند. این ماده به صورت همافزایی با مواد کاتد عمل می‌کند تا چندین بار شارژ و دشارژ باتری لیتیوم-یون را به دست آورد. در طول فرآیند شارژ، الکترود منفی گرافیتی یون‌های لیتیوم را جذب می‌کند و در طول فرآیند دشارژ، یون‌های لیتیوم را آزاد می‌کند. ظرفیت نظری مواد آند مبتنی بر گرافیت 372 (mA • h) / g است، دارای رنگ خاکستری تیره یا خاکستری فولادی و با درخشندگی فلزی است.

دسته‌بندی‌های محصول

مواد آند گرافیتی برای باتری‌های لیتیوم-یون به سه دسته تقسیم می‌شوند: گرافیت طبیعی، گرافیت مصنوعی و گرافیت ترکیبی. در میان آن‌ها، گرافیت طبیعی با NG (گرافیت طبیعی) مشخص می‌شود؛ گرافیت مصنوعی با AG (گرافیت مصنوعی) مشخص می‌شود؛ گرافیت ترکیبی حداقل دو جزء از گرافیت طبیعی و گرافیت مصنوعی را شامل شده و با CG (گرافیت ترکیبی) مشخص می‌شود. گرافیت مصنوعی می‌تواند به سه نوع زیر تقسیم شود:

(1) گرافیت مصنوعی میکروسفر کربن فاز میانه، که به عنوان CMB بیان می‌شود؛

(2) گرافیت مصنوعی کک سوزنی، که با NAG مشخص می‌شود؛

(3) گرافیت مصنوعی کک نفتی که با CPAG مشخص می‌شود.

جدول 1 درجات مواد آند گرافیتی برای باتری‌های لیتیوم-یون
درجه		درجه	اولین دشارژ ظرفیت مشخص (mA • h) / g	اولین کارآیی کلمب %	چگالی فشرده‌سازی پودری g / cm3	درجه گرافیتیزاسیون %	محتوای کربن ثابت %	محتوای ماده مغناطیسی ppm	محتوای آهن ppm	گواهی RoHS
NG		i	≥360.0	≥95.0	≥1.65	≥96	≥99.97	≤0.1	≤10	قبول
		n	≥360.0	≥93.0	≥1.55	≥94	≥99.95	≤0.1	≤30	قبول
		m	≥345.0	≥91.0	≥1.45	≥92	≥99.90	≤0.5	≤50	قبول
AG	CMB	i	≥350.0	≥95.0	≥1.50	≥94	≥99.97	≤0.1	≤20	قبول
		n	≥340.0	≥94.0	≥1.40	≥90	≥99.95	≤0.5	≤50	قبول
		m	≥340.1	≥90.0	≥1.20	≥90	≥99.70	≤1.5	≤100	قبول
	NAG	i	≥340.2	≥94.0	≥1.25	≥94	≥99.97	≤0.1	≤20	قبول
		n	≥340.3	≥93.0	≥1.20	≥90	≥99.95	≤0.1	≤50	قبول
		m	≥340.4	≥90.0	≥1.10	≥85	≥99.70	≤1.5	≤100	قبول
	CPAG	i	≥340.5	≥95.0	≥1.40	≥94	≥99.97	≤0.1	≤20	قبول
		n	≥340.6	≥93.0	≥1.20	≥90	≥99.95	≤0.1	≤50	قبول
		m	≥340.7	≥90.0	≥1.00	≥85	≥99.70	≤1.5	≤100	قبول
CG		i	≥340.8	≥94.0	≥1.60	≥94	≥99.97	≤0.1	≤20	قبول
		n	≥340.9	≥۹۲.۰	≥1.50	≥92	≥99.95	≤0.1	≤30	قبول
		m	≥۳۴۰.۱۰	≥91.0	≥1.40	≥90	≥99.70	≤0.5	≤50	قبول
توجه ۱: محصول باید تمام شاخص‌های این درجه از محصول را برآورده کند، در غیر این صورت به عنوان این درجه طبقه‌بندی نخواهد شد.توجه ۲: RoHS گواهی است که محتوای مواد محدود شده را تأمین می‌کند.

کد محصول

کد محصول از کد دسته، کد درجه، D50 و ظرفیت ویژه تخلیه اول به ترتیب تشکیل شده است، یعنی کد دسته-کد درجه-D50-ظرفیت ویژه تخلیه اول. برای مثال‌های خاص، به جدول ۲ مراجعه کنید.

جدول ۲: کد محصول و توضیحات
نمونه	توضیحات
NG-I-۱۸-۳۶۰	گرافیت طبیعی NG، درجه I ماده آند باتری لیتیوم یون گرافیتی، D50 = (۱۸.۰ ± ۲.۰) میلی‌متر، ظرفیت ویژه تخلیه اول ۳۶۰ (mA-h) / g
AG-CMB-۱-۲۲-۳۵۰	گرافیت مصنوعی AG-CMB فاز میانه، درجه I ماده آند باتری لیتیوم یون گرافیتی، D50 = (۲۲.۰ ± ۲.۰) میلی‌متر، ظرفیت ویژه تخلیه اول ۳۵۰ (mA-h) / g
AG-NAG-۱-۱۸-۳۵۵	گرافیت مصنوعی AG-NAG به شکل سوزنی، درجه I ماده آند باتری لیتیوم یون گرافیتی، D50 = (۱۸.۰ ± ۲.۰) میلی‌متر، ظرفیت ویژه تخلیه اول ۳۵۵ (mA•h) / g
CG-I-۱۷-۳۵۵	گرافیت ترکیبی CG، درجه I ماده آند باتری لیتیوم یون گرافیتی، D50 = (۱۷.۰ ± ۲.۰) میلی‌متر، ظرفیت ویژه تخلیه اول ۳۵۵ (mA-h) / g

نیازهای فنی

نیازهای فنی، ظاهر آن یک پودر سیاه خاکستری یا خاکستری فولادی با درخشش فلزی است. از نظر شاخص‌های فیزیکی و شیمیایی، شاخص‌های فیزیکی و شیمیایی مواد آند مبتنی بر گرافیت برای باتری‌های لیتیوم یون باید با الزامات جدول ۱ مطابقت داشته باشد. اگر نیازهای خاصی وجود داشته باشد، باید از طریق مشاوره بین طرف‌های عرضه و تقاضا تعیین شود.

جدول ۳ مشخصات فنی مواد آند گرافیت طبیعی معمولی باتری لیتیوم یون

شاخص فنی			کد محصول
شاخص فنی			NG-I-۱۹-۳۶۰	NG-II-۱۳-۳۶۵	NG-III-۲۳-۳۴۵
عملکرد نمایشی	توزیع اندازه	D10، میکرون	۱۲.۰ ± ۲.۰	۹.۰ ± ۲.۰	۱۴.۰ ± ۲.۰
		D50، میکرون	۱۹.۰ ± ۲.۰	۱۳.۰ ± ۲.۰	۲۳.۰ ± ۲.۰
		D90، میکرون	۲۸.۰ ± ۳.۰	۳۳.۰ ± ۳.۰	۳۳.۰ ± ۳.۰
		D max، میکرون	≤50	≤۷۰	≤50
	کربن ثابت،٪		≥99.97	≥99.97	۹۹.۹۵ ~ ۹۹.۹۰
	رطوبت،٪		≤۰.۲	≤۰.۲	≤۰.۲
	pH		۸ ± ۱	۵.۵ ± ۱	۵.۵ ± ۱
	چگالی تپ، گ/سانتی‌متر³		≥1.20	≥1.00	≥۱.۰۵
	چگالی متراکم پودر، گ/سانتی‌متر³		≥1.65	۱.۵۵ ~ ۱.۶۵	۱.۴۵ ~ ۱.۵۵
	چگالی واقعی، گ/سانتی‌متر³		۲.۲۴ ± ۰.۰۲	۲.۲۴ ± ۰.۰۲	۲.۲۲ ± ۰.۰۲
	مساحت ویژه سطح، متر³/گرم		≤1.5	≤۲.۵	۵.۰ ± ۰.۵
	فاصله لایه‌ای d002، نانومتر		۰.۳۳۵۷ ± ۰.۰۰۰۳	۰.۳۳۵۸ ± ۰.۰۰۰۳	۰.۳۳۵۸ ± ۰.۰۰۰۳
ویژگی الکتروشیمیایی	اولین کارآیی کلمب %		≥95.0	≥93.0	≥91.0
ویژگی الکتروشیمیایی	ظرفیت ویژه تخلیه اول (mAh) / g		≥360.0	≥۳۶۵.۰	≥345.0
عنصر فلزی ردیابی مواد مغناطیسیعنصر فلزی ردیابی	Fe، ppm		≤10	≤30	≤50
	Na، ppm		≤۵	≤۵	≤۵
	Cr، ppm		≤۵	≤۵	≤۵
	Cu، ppm		≤۵	≤۵	≤۵
	Ni، ppm		≤۵	≤۵	≤۵
	Al، ppm		≤۵	≤۵	≤۵
	Mo، ppm		≤۵	≤۵	≤۵
مواد مغناطیسی	Fe+Cr+Ni+Zn+Co، ppm		≤0.1	≤0.1	۰.۱ ~ ۰.۵
محتوای گوگرد	S، ppm		≤20	≤20	≤20

جدول ۳ (ادامه)
توضیحات فنی				کد محصول
توضیحات فنی				NG-۱-۱۹-۳۶۰	NG-II-۱۳-۳۶۵	NG-III-۲۳-۳۴۵
مواد محدود شده		کادمیوم و ترکیبات آن، ppm		≤۵	≤۵	≤۵
		سرب و ترکیبات آن، ppm		≤۵	≤۵	≤۵
		جیوه و ترکیبات آن، ppm		≤۵	≤۵	≤۵
		کروم شش‌ ظرفیتی و ترکیبات آن، PPM		≤۵	≤۵	≤۵
		پلی‌بروماسیون بی‌فنیل، PPM		≤۵	≤۵	W5
		پلی‌بروماسیون بی‌فنیل آلدئید، PPM		≤۵	≤۵	≤۵
آنیونی		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
مواد آلی		استون، PPM		≤1	≤1	≤1
		ایزوپروپانول، PPM		≤1	≤1	≤1
		تولوئن، PPM		≤1	≤1	≤1
		بنزن اتیل، PPM		≤1	≤1	≤1
		زایلن، PPM		≤1	≤1	≤1
		بنزن، PPM		≤1	≤1	≤1
		اتانول، PPM		≤1	≤1	≤1
جدول 4 مشخصات فنی مواد کاتد برای باتری‌های لیتیوم یون گرافیت مصنوعی معمولی
شاخص فنی				کد محصول
شاخص فنی				AG-CMR- I -24-355	AG-NAG- II -20-340	AG-PAG-III-18-300
عملکرد نظری	توزیع اندازه		D10، میکرون	17.0±2.0	9.0 ±2.0	7.0 ± 2.0
			D50، میکرون	24.5±2.0	20.0 ±2.0	18.0±2.0
			D90، میکرون	35.0±3.0	40.0±3.0	35.0±3.0
			D max، میکرون	≤60	≤۷۰	C75
	کربن ثابت،٪			≥99.70	≥99.95	≥99.70
	رطوبت،٪			≤۰.۲	≤۰.۲	≤۰.۲
	pH			۸ ± ۱	5.5 ±1	۵.۵ ± ۱
	چگالی تپ، گ/سانتی‌متر³			≥1.30	≥1.00	≥1.00
	چگالی متراکم پودر، گ/سانتی‌متر³			≥1.60	≥1.20	1.30 〜1.45
	چگالی واقعی، گ/سانتی‌متر³			2.24±0.03	2.23±O.O3	2.23±0.03
	مساحت ویژه سطح، متر³/گرم			0.8±0.5	4.0 士 0.5	4.0±0.5
	فاصله لایه‌ای d002، نانومتر			0.3357 ±0.000 3	0.335 8±0.000 3	0.336 0±0.000 3

شاخص فنی		کد محصول
شاخص فنی		AG-CMB- I -24-355	AG-NAG- II -20-340	AG-PAG-III-18-300
ویژگی الکتروشیمیایی	اولین کارآیی کلمب %	≥95.0	≥93.0	≥90.0
ویژگی الکتروشیمیایی	ظرفیت ویژه تخلیه اول (mAh) / g	≥355.0	≥340.0	≥320.0
عنصر فلزی ردیابی مواد مغناطیسیعنصر فلزی ردیابی	Fe، ppm	≤20	≤50	≤100
	Na، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	Cr، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	Cu، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	Ni، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	Al، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	Mo، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
مواد مغناطیسی	Fe+Cr+Ni+Zn+Co، ppm	<0.1	<0.1	0.5 〜1.5
محتوای گوگرد	S، ppm	≤20	≤20	≤20
ویژگی الکتروشیمیایی	کادمیوم و ترکیبات آن، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	سرب و ترکیبات آن، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	جیوه و ترکیبات آن، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	کروم شش‌ ظرفیتی و ترکیبات آن، PPM	≤۵	≤۵	≤۵
	پلی‌بروماسیون بی‌فنیل، PPM	≤۵	≤۵	≤۵
	پلی‌بروماسیون بی‌فنیل آلدئید، PPM	≤۵	≤۵	≤۵

آنیونی	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
مواد آلی	استون، PPM	≤1	≤1	≤1
	ایزوپروپانول، PPM	≤1	≤1	≤1
	تولوئن، PPM	≤1	≤1	≤1
	بنزن اتیل، PPM	≤1	≤1	≤1
	زایلن، PPM	≤1	≤1	≤1
	بنزن، PPM	≤1	≤1	≤1
	اتانول، PPM	≤1	≤1	≤1

جدول 5 شاخص‌های فنی مواد کاتد برای باتری‌های لیتیوم یون گرافیت ترکیبی معمولی
شاخص فنی			کد محصول
شاخص فنی			CG-I-۱۷-۳۵۵	CG-II-18-345	CG-III-20-330
عملکرد نمایشی	توزیع اندازه	D10، میکرون	۹.۰ ± ۲.۰	8.0±2.0	۹.۰ ± ۲.۰
		D50، میکرون	17.0±2.0	18.0±2.0	20.0±2.0
		D90، میکرون	35.0±3.0	35.0 ±3.0	38.0 士 3.0
		D max، میکرون	≤۷۰	≤۷۰	≤60
	کربن ثابت،٪		≥99.70	$99.95	≥99.70
	رطوبت،٪		≤۰.۲	≤۰.۲	≤۰.۲
	pH		۸ ± ۱	۸ ± ۱	۵.۵ ± ۱
	چگالی تپ، گ/سانتی‌متر³		≥1.10	≥1.00	≥1.00
	چگالی متراکم پودر، گ/سانتی‌متر³		≥1.60	≥1.50	1.30 〜1.40
	چگالی واقعی، گ/سانتی‌متر³		۲.۲۴ ± ۰.۰۲	2.23±0.03	2.23±0.03
	مساحت ویژه سطح، متر³/گرم		≤2.0	3.0±0.5	3.5±0.5
	فاصله لایه‌ای d002، نانومتر		0.3357 土 0.000 3	0.335 8±0.000 3	0.336 0 土 0.000 3
ویژگی الکتروشیمیایی	اولین کارآیی کلمب %		≥94.0	≥۹۲.۰	291.0
ویژگی الکتروشیمیایی	ظرفیت ویژه تخلیه اول (mAh) / g		≥355.0	≥345.0	≥330.0


عنصر فلزی ردیابی مواد مغناطیسیعنصر فلزی ردیابی	Fe، ppm	≤20	≤30	≤50
	Na، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	Cr، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	Cu، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	Ni، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	Al، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	Mo، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
مواد مغناطیسی	Fe+Cr+Ni+Zn+Co، ppm	<0.1	<0.1	۰.۱ ~ ۰.۵
محتوای گوگرد	S، ppm	≤20	≤20	≤20
ویژگی الکتروشیمیایی	کادمیوم و ترکیبات آن، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	سرب و ترکیبات آن، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	جیوه و ترکیبات آن، ppm	≤۵	≤۵	≤۵
	کروم شش‌ ظرفیتی و ترکیبات آن، PPM	≤۵	≤۵	≤۵
	پلی‌بروماسیون بی‌فنیل، PPM	≤۵	≤۵	≤۵
	پلی‌بروماسیون بی‌فنیل آلدئید، PPM	≤۵	≤۵	≤۵

شاخص فنی		کد محصول
شاخص فنی		CG-I-۱۷-۳۵۵	CG II -18-345	CG-III-20-330
آنیونی	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
مواد آلی	استون، PPM	≤1	≤1	≤1
	ایزوپروپانول، PPM	≤1	≤1	≤1
	تولوئن، PPM	≤1	≤1	≤1
	بنزن اتیل، PPM	≤1	≤1	≤1
	زایلن، PPM	≤1	≤1	≤1
	بنزن، PPM	≤1	≤1	≤1
	اتانول، PPM	≤1	≤1	≤1

از زمان توسعه مواد کربنی برای باتری‌های لیتیوم یون، مواد گرافیت به دلیل میکروسکچر خاص، فرآیندهای تولید و اصلاح بالغ و ذخایر زیاد مواد اولیه، به عنوان مواد آند اصلی تبدیل شده‌اند و همچنان برای مدت طولانی ادامه خواهند داشت. راه‌اندازی استاندارد ملی جدید نقش راهنمایی در تولید و کاربرد واقعی مواد آند گرافیتی ایفا کرده است که به توسعه آن کمک می‌کند.