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리튬 이온 배터리를 위한 흑연 음극 재료

2025-04-04

작성 단위

GB / T 24533-2019 “lithium-ion battery graphite anode material” is reported under the jurisdiction of TC183 (National Technical Committee 183 on Steel of Standardization Administration of China), TC183SC15 (Subcommittee 15 on carbons of National Technical Committee 183 on Steel of Standardization Administration of China), and the competent department is China Iron and Steel Industry Association. The main drafting units are 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., China Metallurgical Information and Standardization Institute.

용어 및 정의

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.

제품 범주

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%	Powder compacting densityg / 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
Note1: The product must meet all the indicators of this grade of product, otherwise it will not be classified as this grade.Note2: RoHS is the certification which meets the content of Restricted substance.

제품 코드

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 사항

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
기술 지표			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
	Tap density, g/cm3		≥1.20	≥1.00	≥1.05
	Powder compacting density, g/cm3		≥1.65	1.55〜1.65	1.45〜1.55
	Actual density, g/cm3		2.24 ±0.02	2.24±0.02	2.22±0.02
	Specific surface area, m3/g		≤1.5	≤2.5	5.0±0.5
	Interlayer spacingd002, 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
전기화학적 특성	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

Table 3 （Continue）
기술 설명				제품 코드
기술 설명				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
		Polybrominated biphenyl, PPM		≤5	≤5	W5
		폴리브로민화 비페닐 알데하이드, PPM		≤5	≤5	≤5
Anionic		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		Acetone, 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
기술 지표				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
	Tap density, g/cm3			≥1.30	≥1.00	≥1.00
	Powder compacting density, g/cm3			≥1.60	≥1.20	1.30 〜1.45
	Actual density, g/cm3			2.24±0.03	2.23±0.03	2.23±0.03
	Specific surface area, m3/g			0.8±0.5	4.0 사 0.5	4.0±0.5
	Interlayer spacingd002, nm			0.3357 ±0.000 3	0.335 8±0.000 3	0.336 0±0.000 3

기술 지표		제품 코드
기술 지표		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
전기화학적 특성	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
	Polybrominated biphenyl, PPM	≤5	≤5	≤5
	폴리브로민화 비페닐 알데하이드, PPM	≤5	≤5	≤5

Anionic	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	Acetone, 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
기술 지표			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	.95	≥99.70
	수분,％		≤0.2	≤0.2	≤0.2
	pH		8±1	8±1	5.5±1
	Tap density, g/cm3		≥1.10	≥1.00	≥1.00
	Powder compacting density, g/cm3		≥1.60	≥1.50	1.30 〜1.40
	Actual density, g/cm3		2.24±0.02	2.23±0.03	2.23±0.03
	Specific surface area, m3/g		≤2.0	3.0±0.5	3.5±0.5
	Interlayer spacingd002, 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
전기화학적 특성	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
	Polybrominated biphenyl, PPM	≤5	≤5	≤5
	폴리브로민화 비페닐 알데하이드, PPM	≤5	≤5	≤5

기술 지표		제품 코드
기술 지표		CG- I -17-355	CG II -18-345	CG-III-20-330
Anionic	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	Acetone, 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.