음극 재료는 리튬 이온 배터리의 성능을 결정하는 주요 재료 중 하나입니다.
GB / T 24533-2019 “리튬 이온 배터리 흑연 음극 재료”는 TC183(중국 표준화 관리의 강철 관련 국가 기술 위원회), TC183SC15(중국 표준화 관리의 강철 관련 국가 기술 위원회의 탄소 소위원회)의 관할 하에 보고되며, 담당 부서는 중국 철강 산업 협회입니다. 주요 작성 단위는 심천 BTR 신에너지 재료 유한회사, 광둥 동도 신에너지 유한회사, BTR(장쑤) 신소재 기술 유한회사, 후이저우 BTR 신소재 기술 유한회사, BTR 유한회사, 톈진 BTR 신에너지 재료 유한회사, 중국 야금 정보 및 표준화 연구소입니다.
리튬 이온 배터리를 위한 흑연 음극 재료는 결정성 층상 흑연 기반 탄소 재료를 사용합니다. 이는 양극 재료와 시너지 효과를 발휘하여 리튬 이온 배터리의 다중 충전 및 방전을 달성합니다. 충전 과정에서 흑연 음극은 포함된 리튬 이온을 수용하고, 방전 과정에서 리튬 이온을 방출합니다. 흑연 기반 음극 재료의 이론적 용량은 372(mA • h) / g이며, 회색 또는 강철 회색으로 금속 광택을 가지고 있습니다.
리튬 이온 배터리를 위한 흑연 음극 재료는 천연 흑연, 인조 흑연, 복합 흑연의 세 가지 범주로 나뉩니다. 그 중 천연 흑연은 NG(천연 흑연)로 대표되며; 인조 흑연은 AG(인조 흑연)로 대표됩니다; 복합 흑연은 천연 흑연과 인조 흑연의 두 가지 이상 성분을 포함하며 CG(복합 흑연)로 대표됩니다. 인조 흑연은 다음의 세 가지 유형으로 더 나눌 수 있습니다:
(1) 중간상 탄소 미소구 인조 흑연, CMB로 표기;
(2) 바늘형 코크스 인조 흑연, NAG로 표기;
(3) 석유 코크스 인조 흑연, CPAG로 표기.
| 표 1 리튬 이온 배터리를 위한 흑연 음극 재료의 등급 | ||||||||||
| 등급 | 등급 | 첫 번째 방전 전특성(mA • h) / g | 첫 번째 쿨롱 효율% | 파우더 압축 밀도 g / cm3 | 그래파이트화 정도% | 고정 탄소 함량% | 자성 물질 함량 ppm | 철 함량 ppm | RoHS 인증 | |
| NG | i | ≥360.0 | ≥95.0 | ≥1.65 | ≥96 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤10 | 통과 | |
| n | ≥360.0 | ≥93.0 | ≥1.55 | ≥94 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤30 | 통과 | ||
| m | ≥345.0 | ≥91.0 | ≥1.45 | ≥92 | ≥99.90 | ≤0.5 | ≤50 | 통과 | ||
| AG | CMB | i | ≥350.0 | ≥95.0 | ≥1.50 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | 통과 |
| n | ≥340.0 | ≥94.0 | ≥1.40 | ≥90 | ≥99.95 | ≤0.5 | ≤50 | 통과 | ||
| m | ≥340.1 | ≥90.0 | ≥1.20 | ≥90 | ≥99.70 | ≤1.5 | ≤100 | 통과 | ||
| NAG | i | ≥340.2 | ≥94.0 | ≥1.25 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | 통과 | |
| n | ≥340.3 | ≥93.0 | ≥1.20 | ≥90 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤50 | 통과 | ||
| m | ≥340.4 | ≥90.0 | ≥1.10 | ≥85 | ≥99.70 | ≤1.5 | ≤100 | 통과 | ||
| CPAG | i | ≥340.5 | ≥95.0 | ≥1.40 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | 통과 | |
| n | ≥340.6 | ≥93.0 | ≥1.20 | ≥90 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤50 | 통과 | ||
| m | ≥340.7 | ≥90.0 | ≥1.00 | ≥85 | ≥99.70 | ≤1.5 | ≤100 | 통과 | ||
| CG | i | ≥340.8 | ≥94.0 | ≥1.60 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | 통과 | |
| n | ≥340.9 | ≥92.0 | ≥1.50 | ≥92 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤30 | 통과 | ||
| m | ≥340.10 | ≥91.0 | ≥1.40 | ≥90 | ≥99.70 | ≤0.5 | ≤50 | 통과 | ||
| 참고1: 제품은 이 등급의 제품에 대한 모든 지표를 충족해야 하며, 그렇지 않으면 이 등급으로 분류되지 않습니다.참고2: RoHS는 제한 물질의 함량을 충족하는 인증입니다. | ||||||||||
제품 코드는 카테고리 코드, 등급 코드, D50 및 첫 방전 특정 용량으로 구성되며, 이는 카테고리 코드-등급 코드-D50-첫 방전 특정 용량의 순서입니다. 구체적인 예는 표 2를 참조하십시오.
| 표 2: 제품 코드 및 설명 | |
| 샘플 | 설명 |
| NG- I -18-360 | NG 천연 흑연, 등급 I 리튬 이온 배터리 흑연 음극 소재, D50 = (18.0 ± 2.0) mm, 첫 방전 특정 용량은 360 (mA-h) / g |
| AG-CMB-1 -22-350 | AG-CMB 인공 흑연 메조페이즈, 등급 I 리튬 이온 배터리 흑연 음극 소재, D50 = (22.0 ± 2.0) μm, 첫 방전 특정 용량은 350 (mA-h) / g |
| AG-NAG-1-18-355 | AG-NAG 인공 흑연 바늘 모양 코크스, 등급 I 리튬 이온 배터리 흑연 음극 소재, D50 = (18.0 ± 2.0) μm, 첫 방전 특정 용량은 355 (mA • h) / g |
| CG- I -17-355 | CG 복합 흑연, 등급 I 리튬 이온 배터리 흑연 음극 소재, D50 = (17.0 ± 2.0) μm, 첫 방전 특정 용량은 355 (mA-h) / g |
기술 요구 사항으로는 외관이 금속 광택이 있는 회색 또는 강철 회색 분말이어야 합니다. 물리적 및 화학적 지표에 있어 리튬 이온 배터리용 흑연 기반 음극 소재의 물리적 및 화학적 지표는 표 1의 요구 사항을 충족해야 합니다. 특별한 요구 사항이 있는 경우 공급 및 수요 측 간의 협의를 통해 결정해야 합니다.
표 3 일반적인 천연 흑연 리튬 이온 배터리 음극 소재의 기술 사양
| 기술 지표 | 제품 코드 | ||||
| NG-I-19-360 | NG-II-13-365 | NG-III-23-345 | |||
| 극장 공연 | 크기 분포 | 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 | ||
| 고정 탄소,％ | ≥99.97 | ≥99.97 | 99.95~99.90 | ||
| 수분,％ | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.2 | ||
| pH | 8±1 | 5.5±1 | 5.5±1 | ||
| 타프 밀도, g/cm3 | ≥1.20 | ≥1.00 | ≥1.05 | ||
| 분말 압축 밀도, g/cm3 | ≥1.65 | 1.55~1.65 | 1.45~1.55 | ||
| 실제 밀도, g/cm3 | 2.24 ±0.02 | 2.24±0.02 | 2.22±0.02 | ||
| 특수 표면적, m3/g | ≤1.5 | ≤2.5 | 5.0±0.5 | ||
| 층간 간격 d002, nm | 0.3357±0.0003 | 0.3358±0.0003 | 0.3358±0.0003 | ||
| 전기화학적 특성 | 첫 번째 쿨롱 효율% | ≥95.0 | ≥93.0 | ≥91.0 | |
| 첫 방전 특정 용량 (mAh) / g | ≥360.0 | ≥365.0 | ≥345.0 | ||
| 추적 금속 원소자기 재료추적 금속 원소 | 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 | ||
| 자기 재료 | Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm | ≤0.1 | ≤0.1 | 0.1~0.5 | |
| 황 함량 | S, ppm | ≤20 | ≤20 | ≤20 | |
| 표 3 (계속) | ||||||
| 기술 설명 | 제품 코드 | |||||
| NG-1-19-360 | NG-II-13-365 | NG-III-23-345 | ||||
| 제한 물질 | 카드뮴 및 그 화합물, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | ||
| 납 및 그 화합물, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| 수은과 그 화합물, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| 6가 크롬 및 그 화합물, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| 폴리브로민화 비페닐, PPM | ≤5 | ≤5 | W5 | |||
| 폴리브로민화 비페닐 알데하이드, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| 음이온성 | F-, ppm F-, ppm | ≤10 | ≤10 | ≤10 | ||
| Cl-, ppm | ≤30 | ≤30 | ≤30 | |||
| Br-, ppm | ≤10 | ≤10 | ≤10 | |||
| NO3-, ppm | ≤10 | ≤10 | ≤10 | |||
| SO4-, ppm (SO4-, ppm) | ≤50 | ≤50 | ≤50 | |||
| 유기물 | 아세톤, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | ||
| 이소프로판올, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| 톨루엔, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| 에틸벤젠, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| 자일렌, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| 벤젠, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| 에탄올, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| 표 4 전형적인 인공 그래파이트 리튬 이온 배터리용 양극 재료의 기술 사양 | ||||||
| 기술 지표 | 제품 코드 | |||||
| AG-CMR- I -24-355 | AG-NAG- II -20-340 | AG-PAG-III-18-300 | ||||
| 이론적 성능 | 크기 분포 | 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 | |||
| 고정 탄소,％ | ≥99.70 | ≥99.95 | ≥99.70 | |||
| 수분,％ | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.2 | |||
| pH | 8±1 | 5.5 ±1 | 5.5±1 | |||
| 타프 밀도, g/cm3 | ≥1.30 | ≥1.00 | ≥1.00 | |||
| 분말 압축 밀도, g/cm3 | ≥1.60 | ≥1.20 | 1.30 〜1.45 | |||
| 실제 밀도, g/cm3 | 2.24±0.03 | 2.23±0.03 | 2.23±0.03 | |||
| 특수 표면적, m3/g | 0.8±0.5 | 4.0 사 0.5 | 4.0±0.5 | |||
| 층간 간격 d002, nm | 0.3357 ±0.000 3 | 0.335 8±0.000 3 | 0.336 0±0.000 3 | |||
| 기술 지표 | 제품 코드 | |||
| AG-CMB- I -24-355 | AG-NAG- II -20-340 | AG-PAG-III-18-300 | ||
| 전기화학적 특성 | 첫 번째 쿨롱 효율% | ≥95.0 | ≥93.0 | ≥90.0 |
| 첫 방전 특정 용량 (mAh) / g | ≥355.0 | ≥340.0 | ≥320.0 | |
| 추적 금속 원소자기 재료추적 금속 원소 | 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 | |
| 자기 재료 | Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm | <0.1 | <0.1 | 0.5 ~ 1.5 |
| 황 함량 | S, ppm | ≤20 | ≤20 | ≤20 |
| 전기화학적 특성 | 카드뮴 및 그 화합물, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 |
| 납 및 그 화합물, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 수은과 그 화합물, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 6가 크롬 및 그 화합물, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 폴리브로민화 비페닐, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 폴리브로민화 비페닐 알데하이드, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 음이온성 | F-, ppm F-, ppm | ≤10 | ≤10 | ≤10 |
| Cl-, ppm | ≤30 | ≤30 | ≤30 | |
| Br-, ppm | ≤10 | ≤10 | ≤10 | |
| NO3-, ppm | ≤10 | ≤10 | ≤10 | |
| SO4-, ppm (SO4-, ppm) | ≤50 | ≤50 | ≤50 | |
| 유기물 | 아세톤, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| 이소프로판올, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| 톨루엔, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| 에틸벤젠, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| 자일렌, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| 벤젠, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| 에탄올, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| 표 5 전형적인 복합 그래파이트 리튬 이온 배터리용 음극 재료의 기술 지표 | |||||
| 기술 지표 | 제품 코드 | ||||
| CG- I -17-355 | CG-II-18-345 | CG-III-20-330 | |||
| 극장 공연 | 크기 분포 | 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 사 3.0 | ||
| D max, um | ≤70 | ≤70 | ≤60 | ||
| 고정 탄소,％ | ≥99.70 | $99.95 | ≥99.70 | ||
| 수분,％ | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.2 | ||
| pH | 8±1 | 8±1 | 5.5±1 | ||
| 타프 밀도, g/cm3 | ≥1.10 | ≥1.00 | ≥1.00 | ||
| 분말 압축 밀도, g/cm3 | ≥1.60 | ≥1.50 | 1.30 〜 1.40 | ||
| 실제 밀도, g/cm3 | 2.24±0.02 | 2.23±0.03 | 2.23±0.03 | ||
| 특수 표면적, m3/g | ≤2.0 | 3.0±0.5 | 3.5±0.5 | ||
| 층간 간격 d002, nm | 0.3357 토 0.000 3 | 0.335 8±0.000 3 | 0.336 0 토 0.000 3 | ||
| 전기화학적 특성 | 첫 번째 쿨롱 효율% | ≥94.0 | ≥92.0 | 291.0 | |
| 첫 방전 특정 용량 (mAh) / g | ≥355.0 | ≥345.0 | ≥330.0 | ||
| 추적 금속 원소자기 재료추적 금속 원소 | 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 | |
| 자기 재료 | Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm | <0.1 | <0.1 | 0.1~0.5 |
| 황 함량 | S, ppm | ≤20 | ≤20 | ≤20 |
| 전기화학적 특성 | 카드뮴 및 그 화합물, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 |
| 납 및 그 화합물, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 수은과 그 화합물, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 6가 크롬 및 그 화합물, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 폴리브로민화 비페닐, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 폴리브로민화 비페닐 알데하이드, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| 기술 지표 | 제품 코드 | |||
| CG- I -17-355 | CG II -18-345 | CG-III-20-330 | ||
| 음이온성 | F-, ppm F-, ppm | ≤10 | ≤10 | ≤10 |
| Cl-, ppm | ≤30 | ≤30 | ≤30 | |
| Br-, ppm | ≤10 | ≤10 | ≤10 | |
| NO3-, ppm | ≤10 | Q0 | ≤10 | |
| SO4-, ppm (SO4-, ppm) | ≤50 | ≤50 | ≤50 | |
| 유기물 | 아세톤, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| 이소프로판올, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| 톨루엔, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| 에틸벤젠, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| 자일렌, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| 벤젠, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| 에탄올, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
리튬 이온 배터리를 위한 탄소 소재의 개발 이후, 그래핀 소재는 그 특수한 미세 구조, 성숙한 생산 및 변형 공정, 대량의 원자재 비축으로 인해 주류 양극 소재로 자리잡았으며, 앞으로도 오랜 기간 지속될 것입니다. 새로운 국가 표준의 출시는 실제 생산 및 응용에 있어 많은 가이드를 제공하였습니다.흑연 음극 재료, 이는 그 발전에 도움이 됩니다.
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