天然グラファイト鉱石には、結晶グラファイトとアモルファスグラファイトの2種類があります
GB / T 24533-2019「リチウムイオン電池用グラファイトアノード材料」は、中国標準化管理局のTC183（国立技術委員会183）及びTC183SC15（国立技術委員会183炭素小委員会）の管轄下で報告されており、主管の部門は中国鉄鋼工業協会です。主な草案作成単位は、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.、中国冶金情報及び標準化研究院です。
リチウムイオン電池用グラファイトアノード材料は、結晶性の層状グラファイト系炭素材料を使用しています。これは、カソード材料と相互作用してリチウムイオン電池の複数回の充電と放電を実現します。充電プロセス中には、グラファイト負極が埋め込まれたリチウムイオンを受け入れ、放電プロセス中にはリチウムイオンを放出します。グラファイト系アノード材料の理論容量は372（mA・h）/ gで、灰色またはスチールグレーで、金属的光沢があります。
リチウムイオン電池用グラファイトアノード材料は、天然グラファイト、人工グラファイト、複合グラファイトの3つのカテゴリーに分けられます。その中で、天然グラファイトはNG（Natural Graphite）で表され、人工グラファイトはAG（Artificial Graphite）で表されます。複合グラファイトは、天然グラファイトと人工グラファイトの少なくとも2つの成分を含み、CG（Composite Graphite）で表されます。人工グラファイトは、以下の3つのタイプにさらに分けられます：
(1) 中間相炭素マイクロスフィア人工グラファイト（CMBと表記）;
(2) ニードルコーク人工グラファイト（NAGと表記）;
(3) 石油コークス人工グラファイト（CPAGと表記）。
| 表1 リチウムイオン電池用グラファイトアノード材料のグレード | ||||||||||
| グレード | グレード | 初回放電特定容量（mA・h）/ g | 初回クーロン効率% | 粉末圧密密度g / cm3 | グラファイト化度% | 固定炭素含量% | 磁性物質含量ppm | 鉄含量ppm | RoHS認証 | |
| NG | i | ≥360.0 | ≥95.0 | ≥1.65 | ≥96 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤10 | 合格 | |
| n | ≥360.0 | ≥93.0 | ≥1.55 | ≥94 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤30 | 合格 | ||
| m | ≥345.0 | ≥91.0 | ≥1.45 | ≥92 | ≥99.90 | ≤0.5 | ≤50 | 合格 | ||
| AG | CMB | i | ≥350.0 | ≥95.0 | ≥1.50 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | 合格 |
| n | ≥340.0 | ≥94.0 | ≥1.40 | ≥90 | ≥99.95 | ≤0.5 | ≤50 | 合格 | ||
| m | ≥340.1 | ≥90.0 | ≥1.20 | ≥90 | ≥99.70 | ≤1.5 | ≤100 | 合格 | ||
| NAG | i | ≥340.2 | ≥94.0 | ≥1.25 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | 合格 | |
| n | ≥340.3 | ≥93.0 | ≥1.20 | ≥90 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤50 | 合格 | ||
| m | ≥340.4 | ≥90.0 | ≥1.10 | ≥85 | ≥99.70 | ≤1.5 | ≤100 | 合格 | ||
| CPAG | i | ≥340.5 | ≥95.0 | ≥1.40 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | 合格 | |
| n | ≥340.6 | ≥93.0 | ≥1.20 | ≥90 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤50 | 合格 | ||
| m | ≥340.7 | ≥90.0 | ≥1.00 | ≥85 | ≥99.70 | ≤1.5 | ≤100 | 合格 | ||
| CG | i | ≥340.8 | ≥94.0 | ≥1.60 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | 合格 | |
| n | ≥340.9 | ≥92.0 | ≥1.50 | ≥92 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤30 | 合格 | ||
| m | ≥340.10 | ≥91.0 | ≥1.40 | ≥90 | ≥99.70 | ≤0.5 | ≤50 | 合格 | ||
| ノート1：製品はこのグレードの製品のすべての指標を満たさなければなりません。そうでなければ、このグレードとして分類されません。ノート2：RoHSは制限物質の含有に関する認証です。 | ||||||||||
製品コードは、カテゴリコード、グレードコード、D50、および初回放電特定容量で構成されます。すなわち、カテゴリコード-グレードコード-D50-初回放電特定容量の順です。具体的な例は表2を参照してください。
| 表2：製品コードおよび説明 | |
| サンプル | 説明 |
| NG-I-18-360 | NG天然グラファイト、グレードIリチウムイオン電池グラファイトアノード材料、D50 = (18.0 ± 2.0) mm、初回放電特定容量は360 (mA-h) / g |
| AG-CMB-1-22-350 | AG-CMB人工グラファイトメソフェーズ、グレードIリチウムイオン電池グラファイトアノード材料、D50 = (22.0 ± 2.0) μm、初回放電特定容量は350 (mA-h) / g |
| AG-NAG-1-18-355 | AG-NAG人工グラファイト針状コークス、グレードIリチウムイオン電池グラファイトアノード材料、D50 = (18.0 ± 2.0) μm、初回放電特定容量は355 (mA・h) / g |
| CG-I-17-355 | CG複合グラファイト、グレードIリチウムイオン電池グラファイトアノード材料、D50 = (17.0 ± 2.0) μm、初回放電特定容量は355 (mA-h) / g |
技術要件として、外観は金属的光沢のある暗灰色またはスチールグレーの粉末です。物理的および化学的指数については、リチウムイオン電池用のグラファイトベースのアノード材料の物理的および化学的指数は表1の要件を満たさなければなりません。特別な要件がある場合は、供給側と需要側の間で協議により決定する必要があります。
表3：典型的な天然グラファイトリチウムイオン電池アノード材料の技術仕様
| 技術指標 | 製品コード | ||||
| NG-I-19-360 | NG-II-13-365 | NG-III-23-345 | |||
| 劇的な性能 | サイズ分布 | 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 | ||
| Dmax, μm | ≤50 | ≤70 | ≤50 | ||
| 固定炭素, ％ | ≥99.97 | ≥99.97 | 99.95〜99.90 | ||
| 水分, ％ | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.2 | ||
| pH | 8±1 | 5.5±1 | 5.5±1 | ||
| タップ密度, g/cm3 | ≥1.20 | ≥1.00 | ≥1.05 | ||
| 粉末圧縮密度, g/cm3 | ≥1.65 | 1.55〜1.65 | 1.45〜1.55 | ||
| 実際の密度, g/cm3 | 2.24 ±0.02 | 2.24±0.02 | 2.22±0.02 | ||
| 比表面積, m2/g | ≤1.5 | ≤2.5 | 5.0±0.5 | ||
| 層間隔d002, nm | 0.3357±0.0003 | 0.3358±0.0003 | 0.3358±0.0003 | ||
| 電気化学的特性 | 初回クーロン効率% | ≥95.0 | ≥93.0 | ≥91.0 | |
| 初回放電特定容量 (mAh) / g | ≥360.0 | ≥365.0 | ≥345.0 | ||
| 微量金属元素磁性材料微量金属元素 | 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 | ||
| 磁性材料 | Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm | ≤0.1 | ≤0.1 | 0.1〜0.5 | |
| 硫黄含有量 | S, ppm | ≤20 | ≤20 | ≤20 | |
| 表3（続き） | ||||||
| 技術的説明 | 製品コード | |||||
| NG-1-19-360 | NG-II-13-365 | NG-III-23-345 | ||||
| 制限物質 | カドミウムおよびその化合物, ppm | ≤5 | ≤5 | ≤5 | ||
| 鉛およびその化合物, ppm | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| 水銀およびその化合物, ppm | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| 六価クロムおよびその化合物, ppm | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| ポリブロモ化ビフェニル、PPM | ≤5 | ≤5 | W5 | |||
| ポリブロモ化ビフェニルアルデヒド、PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| 陰イオン | 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 | |||
| 有機物 | アセトン、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | ||
| イソプロパノール、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| トルエン、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| エチルベンゼン、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| キシレン、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| ベンゼン、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| エタノール、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| 表4 一般的な人工グラファイトリチウムイオン電池用カソード材料の技術仕様 | ||||||
| 技術指標 | 製品コード | |||||
| AG-CMR- I -24-355 | AG-NAG- II -20-340 | AG-PAG-III-18-300 | ||||
| 理論性能 | サイズ分布 | 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 | |||
| Dmax, μm | ≤60 | ≤70 | C75 | |||
| 固定炭素, ％ | ≥99.70 | ≥99.95 | ≥99.70 | |||
| 水分, ％ | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.2 | |||
| pH | 8±1 | 5.5 ±1 | 5.5±1 | |||
| タップ密度, g/cm3 | ≥1.30 | ≥1.00 | ≥1.00 | |||
| 粉末圧縮密度, g/cm3 | ≥1.60 | ≥1.20 | 1.30 〜1.45 | |||
| 実際の密度, g/cm3 | 2.24±0.03 | 2.23±0.03 | 2.23±0.03 | |||
| 比表面積, m2/g | 0.8±0.5 | 4.0 士 0.5 | 4.0±0.5 | |||
| 層間隔d002, nm | 0.3357 ±0.000 3 | 0.335 8±0.000 3 | 0.336 0±0.000 3 | |||
| 技術指標 | 製品コード | |||
| AG-CMB- I -24-355 | AG-NAG- II -20-340 | AG-PAG-III-18-300 | ||
| 電気化学的特性 | 初回クーロン効率% | ≥95.0 | ≥93.0 | ≥90.0 |
| 初回放電特定容量 (mAh) / g | ≥355.0 | ≥340.0 | ≥320.0 | |
| 微量金属元素磁性材料微量金属元素 | 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 | |
| 磁性材料 | Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm | <0.1 | <0.1 | 0.5 〜1.5 |
| 硫黄含有量 | S, ppm | ≤20 | ≤20 | ≤20 |
| 電気化学的特性 | カドミウムおよびその化合物, ppm | ≤5 | ≤5 | ≤5 |
| 鉛およびその化合物, ppm | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 水銀およびその化合物, ppm | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 六価クロムおよびその化合物, ppm | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| ポリブロモ化ビフェニル、PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| ポリブロモ化ビフェニルアルデヒド、PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 陰イオン | 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 | |
| 有機物 | アセトン、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| イソプロパノール、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| トルエン、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| エチルベンゼン、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| キシレン、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| ベンゼン、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| エタノール、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| 表5 一般的な複合グラファイトリチウムイオン電池用カソード材料の技術指標 | |||||
| 技術指標 | 製品コード | ||||
| CG-I-17-355 | CG-II-18-345 | CG-III-20-330 | |||
| 劇的な性能 | サイズ分布 | 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 | ||
| Dmax, μm | ≤70 | ≤70 | ≤60 | ||
| 固定炭素, ％ | ≥99.70 | $99.95 | ≥99.70 | ||
| 水分, ％ | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.2 | ||
| pH | 8±1 | 8±1 | 5.5±1 | ||
| タップ密度, g/cm3 | ≥1.10 | ≥1.00 | ≥1.00 | ||
| 粉末圧縮密度, g/cm3 | ≥1.60 | ≥1.50 | 1.30 〜1.40 | ||
| 実際の密度, g/cm3 | 2.24±0.02 | 2.23±0.03 | 2.23±0.03 | ||
| 比表面積, m2/g | ≤2.0 | 3.0±0.5 | 3.5±0.5 | ||
| 層間隔d002, nm | 0.3357 土 0.000 3 | 0.335 8±0.000 3 | 0.336 0 土 0.000 3 | ||
| 電気化学的特性 | 初回クーロン効率% | ≥94.0 | ≥92.0 | 291.0 | |
| 初回放電特定容量 (mAh) / g | ≥355.0 | ≥345.0 | ≥330.0 | ||
| 微量金属元素磁性材料微量金属元素 | 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 | |
| 磁性材料 | Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm | <0.1 | <0.1 | 0.1〜0.5 |
| 硫黄含有量 | S, ppm | ≤20 | ≤20 | ≤20 |
| 電気化学的特性 | カドミウムおよびその化合物, ppm | ≤5 | ≤5 | ≤5 |
| 鉛およびその化合物, ppm | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 水銀およびその化合物, ppm | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 六価クロムおよびその化合物, ppm | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| ポリブロモ化ビフェニル、PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| ポリブロモ化ビフェニルアルデヒド、PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 技術指標 | 製品コード | |||
| CG-I-17-355 | CG II -18-345 | CG-III-20-330 | ||
| 陰イオン | 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 | |
| 有機物 | アセトン、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| イソプロパノール、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| トルエン、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| エチルベンゼン、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| キシレン、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| ベンゼン、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| エタノール、PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
リチウムイオン電池用の炭素材料の開発以来、グラファイト材料はその特殊な微細構造、成熟した製造および改良プロセス、大量の原材料備蓄により、主流のアノード材料であり続け、今後も長期間にわたってそうであり続けるでしょう。新しい国家基準の導入は、グラファイトアノード材料の実際の生産と適用において指導的な役割を果たし、その発展を促進します。
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