天然グラファイトと人工グラファイトの識別方法

2025-03-26

天然グラファイトアノード材料は、天然のフレーク結晶グラファイトで作られており、粉砕、球状化、分級、精製、および表面処理などの工程が施されています。その高い結晶性は自然に形成されます。一方、人工グラファイトアノード材料は、石油コークス、針コークス、アスファルトコークスなどのグラファイト化しやすい炭素を使用し、一定の温度で焼成された後、粉砕、分級、高温グラファイト化システムを経て、その高い結晶性は高温グラファイト化によって形成されます。原材料と製造技術の本質的な違いにより、両者の微細構造、結晶構造、電気化学的性能、加工性能は明らかに異なります。

微細構造の観点から見ると、天然グラファイトは層状です。天然グラファイトのSEMプロファイルは層状構造を保持しており、層状構造の間には多くの隙間があります。高温グラファイト化の過程では、結晶構造がABAB構造に従って再配置され、重合収縮が起こり、その内部密度には隙間がありません。

X線回折

From the perspective of crystal structure, the natural graphite anode material has high crystallinity. In the XRD pattern, its (002) crystal plane diffraction peak Angle is higher, the lamellar structure is complete, the layer spacing is small, and the orientation (I002/I110) is obvious. From the diffraction peak position of (101) crystal plane corresponding to 43-45 degree and the diffraction peak position of (012) crystal plane corresponding to 46-47 degree, It can be seen that natural graphite has obvious 2H phase and 3R phase, while artificial graphite only has 2H phase. The XRD patterns of hexagonal graphite (2H) and rhombohedral graphite (3R) are as follows:

ラマン分光法

For natural graphite and artificial graphite without graphitization treatment, in addition to the SEM profile, XRD crystal structure diagram and its parameters to distinguish, Raman spectrum test disorder ID/IG is also an effective method to distinguish these two types of graphite. The disorder degree ID/IG of natural spherical graphite is generally 0.4~0.85, the disorder degree ID/IG of natural graphite coated on the surface without graphitization is generally 0.9~1.6, and the disorder degree ID/IG of new modified natural graphite without graphitization is generally 0.2~0.6. The disorder degree OF artificial graphite ID/IG is generally 0.04~0.34. On the whole, the disorder degree ID/IG of natural graphite anode material without high temperature graphitization is larger than that of artificial graphite anode material. The disorder degree ID/IG of the graphitized natural graphite coated on the surface is generally 0.17~0.36, and that of the artificial graphite is generally 0.04~0.34. The disorder degree ID/IG of the graphitized natural graphite and the artificial graphite are in intersection, and Raman test is not an effective method.

結果の評価

1. 高温（2400-3300）グラファイト化処理を行わない天然グラファイト陽極材料と人工グラファイト陽極材料の比較

(1) SEM断面：高温グラファイト化を行わない天然グラファイト陽極材料のSEM断面はフレーク構造の間に隙間があり、人工グラファイト陽極材料のSEM断面は密でシームレスです。

(2) XRD：高温グラファイト化処理を行わない天然グラファイト陽極材料のXRDパターンには明らかな2H相と3R相が存在し、人工グラファイト陽極材料のXRDパターンには2H相のみが存在します。

(3) ID/IG：高温グラファイト化を行わない表面コーティングされた天然グラファイト陽極材料の乱れのID/IGは一般的に0.9～1.6であり、人工グラファイトの乱れのID/IGは一般的に0.04～0.34です。

2. 高温（2400-3300）でグラファイト化された天然グラファイト負極材料と人工グラファイト負極材料の比較

(1) SEM断面：高温グラファイト化処理された純粋な天然グラファイト陽極材料のSEM断面にはフレーク構造の間に隙間があり、純粋な人工グラファイト陽極材料のSEM断面は密な構造で隙間がなく、高温グラファイト化されています。複合グラファイト陽極材料のSEM断面画像は、天然グラファイトのフレーク構造と人工グラファイトの密でシームレスな構造の間に空隙が共存していることを示しています。