La domanda dell'industria nel corso degli anni è stata per grafite e carbonio speciali con requisiti sempre più rigorosi
GB / T 24533-2019 “materiale anodico in grafite per batterie agli ioni di litio” è riportato sotto la giurisdizione di TC183 (Comitato Tecnico Nazionale 183 sulla Normazione dell'Acciaio dell'Amministrazione Nazionale della Normazione della Cina), TC183SC15 (Comitato Secondario 15 sui carboni del Comitato Tecnico Nazionale 183 sulla Normazione dell'Acciaio dell'Amministrazione Nazionale della Normazione della Cina), e il dipartimento competente è l'Associazione dell'Industria del Ferro e Acciaio della Cina. Le principali unità di redazione sono 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., Istituto Cinese di Informazione e Normazione Metallurgica.
Il materiale anodico in grafite per batterie agli ioni di litio utilizza un materiale carbonioso in grafite a strati cristallini. Lavora in sinergia con il materiale catodico per raggiungere molteplici ricariche e scariche della batteria agli ioni di litio. Durante il processo di ricarica, l'elettrodo negativo in grafite accetta ioni di litio incorporati e durante il processo di scarica, rilascia gli ioni di litio. La capacità teorica dei materiali anodici a base di grafite è di 372 (mA • h) / g, di colore grigio scuro o grigio acciaioso, con lucentezza metallica.
I materiali anodici in grafite per batterie agli ioni di litio sono suddivisi in tre categorie: grafite naturale, grafite artificiale e grafite composita. Tra queste, la grafite naturale è rappresentata da NG (Grafite Naturale); la grafite artificiale è rappresentata da AG (Grafite Artificiale); la grafite composita contiene almeno due componenti di grafite naturale e grafite artificiale ed è rappresentata da CG (Grafite Composita). La grafite artificiale può essere ulteriormente suddivisa nei seguenti tre tipi:
(1) Grafite artificiale microsferica in carbonio mesofase, espressa come CMB;
(2) Grafite artificiale in coke di aghi, rappresentata da NAG;
(3) Grafite artificiale in coke di petrolio rappresentata da CPAG.
| Tabella 1 Classi dei materiali anodici in grafite per batterie agli ioni di litio | ||||||||||
| Classe | Classe | Prima scarica Capacità specifica(mA • h) / g | Primo rendimento coulombico % | Densità di compattazione in polvere g / cm3 | Grado di grafitizzazione % | Contenuto di carbonio fisso % | Contenuto di sostanze magnetiche ppm | Contenuto di ferro ppm | Certificazione RoHS | |
| NG | i | ≥360.0 | ≥95.0 | ≥1.65 | ≥96 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤10 | Pass | |
| n | ≥360.0 | ≥93.0 | ≥1.55 | ≥94 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤30 | Pass | ||
| m | ≥345.0 | ≥91.0 | ≥1.45 | ≥92 | ≥99.90 | ≤0.5 | ≤50 | Pass | ||
| AG | CMB | i | ≥350.0 | ≥95.0 | ≥1.50 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | Pass |
| n | ≥340.0 | ≥94.0 | ≥1.40 | ≥90 | ≥99.95 | ≤0.5 | ≤50 | Pass | ||
| m | ≥340.1 | ≥90.0 | ≥1.20 | ≥90 | ≥99.70 | ≤1.5 | ≤100 | Pass | ||
| NAG | i | ≥340.2 | ≥94.0 | ≥1.25 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | Pass | |
| n | ≥340.3 | ≥93.0 | ≥1.20 | ≥90 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤50 | Pass | ||
| m | ≥340.4 | ≥90.0 | ≥1.10 | ≥85 | ≥99.70 | ≤1.5 | ≤100 | Pass | ||
| CPAG | i | ≥340.5 | ≥95.0 | ≥1.40 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | Pass | |
| n | ≥340.6 | ≥93.0 | ≥1.20 | ≥90 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤50 | Pass | ||
| m | ≥340.7 | ≥90.0 | ≥1.00 | ≥85 | ≥99.70 | ≤1.5 | ≤100 | Pass | ||
| CG | i | ≥340.8 | ≥94.0 | ≥1.60 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | Pass | |
| n | ≥340.9 | ≥92.0 | ≥1.50 | ≥92 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤30 | Pass | ||
| m | ≥340.10 | ≥91.0 | ≥1.40 | ≥90 | ≥99.70 | ≤0.5 | ≤50 | Pass | ||
| Nota1: Il prodotto deve soddisfare tutti gli indicatori di questo grado di prodotto, altrimenti non sarà classificato come questo grado. Nota2: RoHS è la certificazione che soddisfa il contenuto di sostanze restritte. | ||||||||||
Il codice prodotto è composto dal codice della categoria, codice del grado, D50 e capacità specifica di scarica iniziale in ordine, ovvero, il codice della categoria-codice del grado-D50-capacità specifica di scarica iniziale. Vedi Tabella 2 per esempi specifici.
| Tabella 2: Codice prodotto e spiegazione | |
| Campione | Spiegazione |
| NG- I -18-360 | Grafite naturale NG, grado I materiale anodo per batteria agli ioni di litio, D50 = (18.0 ± 2.0) mm, la capacità specifica di scarica iniziale è 360 (mA-h) / g |
| AG-CMB-1 -22-350 | Grafite artificiale mesofasica AG-CMB, grado I materiale anodo per batteria agli ioni di litio, D50 = (22.0 ± 2.0) µm, la capacità specifica di scarica iniziale è 350 (mA-h) / g |
| AG-NAG-1-18-355 | Grafite artificiale a forma di ago AG-NAG, grado I materiale anodo per batteria agli ioni di litio, D50 = (18.0 ± 2.0) µm, la capacità specifica di scarica iniziale è 355 (mA • h) / g |
| CG- I -17-355 | Grafite composita CG, grado I materiale anodo per batteria agli ioni di litio, D50 = (17.0 ± 2.0) µm, la capacità specifica di scarica iniziale è 355 (mA-h) / g |
Per i requisiti tecnici, l'aspetto è una polvere di nero grigiastro o grigio acciaio con lucentezza metallica. Per quanto riguarda gli indici fisici e chimici, gli indici fisici e chimici dei materiali anodo a base di grafite per batterie agli ioni di litio devono soddisfare i requisiti indicati nella Tabella 1. Se ci sono requisiti speciali, devono essere determinati mediante consultazione tra le parti fornitrici e richiedenti.
Tabella 3: Specifiche tecniche dei materiali anodo per batteria agli ioni di litio in grafite naturale tipica
| Indicatore tecnico | Codice prodotto | ||||
| NG-I-19-360 | NG-II-13-365 | NG-III-23-345 | |||
| Prestazione teatrale | Distribuzione delle dimensioni | D10, um | 12.0±2.0 | 9.0±2.0 | 14.0±2.0 |
| D50, um | 19.0±2.0 | 13.0±2.0 | 23.0±2.0 | ||
| D90, um | 28.0±3.0 | 33.0±3.0 | 33.0±3.0 | ||
| D max, um | ≤50 | ≤70 | ≤50 | ||
| Carbonio fisso, % | ≥99.97 | ≥99.97 | 99.95 〜99.90 | ||
| Umidità, % | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.2 | ||
| pH | 8±1 | 5.5±1 | 5.5±1 | ||
| Densità apparente, g/cm3 | ≥1.20 | ≥1.00 | ≥1.05 | ||
| Densità di compattazione della polvere, g/cm3 | ≥1.65 | 1.55〜1.65 | 1.45〜1.55 | ||
| Densità reale, g/cm3 | 2.24 ±0.02 | 2.24±0.02 | 2.22±0.02 | ||
| Superficie specifica, m2/g | ≤1.5 | ≤2.5 | 5.0±0.5 | ||
| Spaziatura intercalare d002, nm | 0.3357 ± 0.0003 | 0.3358 ±0.0003 | 0.3358 ±0.0003 | ||
| Proprietà elettrochimiche | Primo rendimento coulombico % | ≥95.0 | ≥93.0 | ≥91.0 | |
| Capacità specifica di scarica iniziale (mAh) / g | ≥360.0 | ≥365.0 | ≥345.0 | ||
| Elemento metallico traccia Materiali magnetici Elemento metallico traccia | 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 | ||
| Materiali magnetici | Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm | ≤0.1 | ≤0.1 | 0.1 〜0.5 | |
| Contenuto di zolfo | S, ppm | ≤20 | ≤20 | ≤20 | |
| Tabella 3 (Continua) | ||||||
| Descrizione tecnica | Codice prodotto | |||||
| NG-1-19-360 | NG-II-13-365 | NG-III-23-345 | ||||
| Sostanze restritte | Cadmio e i suoi composti, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | ||
| Piombo e i suoi composti, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| Mercurio e i suoi composti, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| Cromato esavalente e i suoi composti, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| Polibromobifenile, PPM | ≤5 | ≤5 | W5 | |||
| Polibromobifenile aldeide, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| Anionico | 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 organica | Acetone, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | ||
| Isopropanolo, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| Toluene, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| Benzeno etilico, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| Xilene, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| Benzeno, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| Ethanolo, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| Tabella 4 Specifiche tecniche dei materiali catodici per batterie agli ioni di litio a grafite artificiale tipiche | ||||||
| Indicatore tecnico | Codice prodotto | |||||
| AG-CMR-I-24-355 | AG-NAG-II-20-340 | AG-PAG-III-18-300 | ||||
| Performance teorica | Distribuzione delle dimensioni | D10, um | 17.0±2.0 | 9.0±2.0 | 7.0±2.0 | |
| D50, um | 24.5±2.0 | 20.0±2.0 | 18.0±2.0 | |||
| D90, um | 35.0±3.0 | 40.0±3.0 | 35.0±3.0 | |||
| D max, um | ≤60 | ≤70 | C75 | |||
| Carbonio fisso, % | ≥99.70 | ≥99.95 | ≥99.70 | |||
| Umidità, % | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.2 | |||
| pH | 8±1 | 5.5±1 | 5.5±1 | |||
| Densità apparente, g/cm3 | ≥1.30 | ≥1.00 | ≥1.00 | |||
| Densità di compattazione della polvere, g/cm3 | ≥1.60 | ≥1.20 | 1.30 〜1.45 | |||
| Densità reale, g/cm3 | 2.24±0.03 | 2.23±O.O3 | 2.23±0.03 | |||
| Superficie specifica, m2/g | 0.8±0.5 | 4.0士0.5 | 4.0±0.5 | |||
| Spaziatura intercalare d002, nm | 0.3357±0.0003 | 0.3358±0.0003 | 0.3360±0.0003 | |||
| Indicatore tecnico | Codice prodotto | |||
| AG-CMB-I-24-355 | AG-NAG-II-20-340 | AG-PAG-III-18-300 | ||
| Proprietà elettrochimiche | Primo rendimento coulombico % | ≥95.0 | ≥93.0 | ≥90.0 |
| Capacità specifica di scarica iniziale (mAh) / g | ≥355.0 | ≥340.0 | ≥320.0 | |
| Elemento metallico traccia Materiali magnetici Elemento metallico traccia | 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 | |
| Materiali magnetici | Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm | <0.1 | <0.1 | 0.5〜1.5 |
| Contenuto di zolfo | S, ppm | ≤20 | ≤20 | ≤20 |
| Proprietà elettrochimiche | Cadmio e i suoi composti, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 |
| Piombo e i suoi composti, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Mercurio e i suoi composti, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Cromato esavalente e i suoi composti, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Polibromobifenile, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Polibromobifenile aldeide, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Anionico | 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 organica | Acetone, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| Isopropanolo, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Toluene, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Benzeno etilico, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Xilene, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Benzeno, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Ethanolo, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| Tabella 5 Indicatori tecnici dei materiali catodici per batterie agli ioni di litio a grafite composita tipiche | |||||
| Indicatore tecnico | Codice prodotto | ||||
| CG- I -17-355 | CG-II-18-345 | CG-III-20-330 | |||
| Prestazione teatrale | Distribuzione delle dimensioni | D10, um | 9.0±2.0 | 8.0±2.0 | 9.0±2.0 |
| D50, um | 17.0±2.0 | 18.0±2.0 | 20.0±2.0 | ||
| D90, um | 35.0±3.0 | 35.0±3.0 | 38.0士3.0 | ||
| D max, um | ≤70 | ≤70 | ≤60 | ||
| Carbonio fisso, % | ≥99.70 | $99.95 | ≥99.70 | ||
| Umidità, % | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.2 | ||
| pH | 8±1 | 8±1 | 5.5±1 | ||
| Densità apparente, g/cm3 | ≥1.10 | ≥1.00 | ≥1.00 | ||
| Densità di compattazione della polvere, g/cm3 | ≥1.60 | ≥1.50 | 1.30〜1.40 | ||
| Densità reale, g/cm3 | 2.24±0.02 | 2.23±0.03 | 2.23±0.03 | ||
| Superficie specifica, m2/g | ≤2.0 | 3.0±0.5 | 3.5±0.5 | ||
| Spaziatura intercalare d002, nm | 0.3357土0.0003 | 0.3358±0.0003 | 0.3360土0.0003 | ||
| Proprietà elettrochimiche | Primo rendimento coulombico % | ≥94.0 | ≥92.0 | 291.0 | |
| Capacità specifica di scarica iniziale (mAh) / g | ≥355.0 | ≥345.0 | ≥330.0 | ||
| Elemento metallico traccia Materiali magnetici Elemento metallico traccia | 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 | |
| Materiali magnetici | Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm | <0.1 | <0.1 | 0.1 〜0.5 |
| Contenuto di zolfo | S, ppm | ≤20 | ≤20 | ≤20 |
| Proprietà elettrochimiche | Cadmio e i suoi composti, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 |
| Piombo e i suoi composti, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Mercurio e i suoi composti, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Cromato esavalente e i suoi composti, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Polibromobifenile, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Polibromobifenile aldeide, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Indicatore tecnico | Codice prodotto | |||
| CG- I -17-355 | CG II -18-345 | CG-III-20-330 | ||
| Anionico | 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 organica | Acetone, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| Isopropanolo, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Toluene, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Benzeno etilico, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Xilene, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Benzeno, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Ethanolo, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
Dallo sviluppo di materiali in carbonio per batterie agli ioni di litio, i materiali grafitici sono stati i materiali anodici principali a causa della loro particolare microstruttura, dei processi di produzione e modifica maturi e della grande disponibilità di materie prime, e continueranno ad esserlo per lungo tempo. Il lancio del nuovo standard nazionale ha svolto un ruolo guida nella produzione e applicazione reale deimateriali anodici in grafite, il che è favorevole al suo sviluppo.
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