Materiał anody grafitowej do baterii litowo-jonowych

Aktualności i blogi

2025-04-04

Jednostki projektowe

GB / T 24533-2019 „materiał anody grafitowej baterii litowo-jonowej” jest raportowany pod jurysdykcją TC183 (Krajowy Komitet Techniczny 183 ds. Stali Administracji Normalizacyjnej Chin), TC183SC15 (Podkomitet 15 ds. Węgla Krajowego Komitetu Technicznego 183 ds. Stali Administracji Normalizacyjnej Chin), a organem kompetentnym jest Chińskie Stowarzyszenie Przemysłu Stali. Główne jednostki projektowe to 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., Chiński Instytut Informacji i Normalizacji Metalurgicznej.

Terminy i definicje

Materiał anody grafitowej do baterii litowo-jonowych wykorzystuje krystaliczny materiał węglowy na bazie grafitu warstwowego. Działa w synergii z materiałem katodowym, aby umożliwić wielokrotne ładowanie i rozładowanie baterii litowo-jonowej. Podczas procesu ładowania grafitowy elektromer negatywny przyjmuje wbudowane jony litu, a podczas procesu rozładowania uwalnia jony litu. Teoretyczna pojemność materiałów anody na bazie grafitu wynosi 372 (mA • h) / g, szaro-czarny lub stalowo-szary, z metalicznym połyskiem.

Kategorie produktów

Materiały anody grafitowej do baterii litowo-jonowych dzielą się na trzy kategorie: grafit naturalny, grafit sztuczny i grafit kompozytowy. Wśród nich grafit naturalny reprezentowany jest przez NG (grafit naturalny); grafit sztuczny reprezentowany jest przez AG (grafit sztuczny); grafit kompozytowy zawiera co najmniej dwa składniki: grafit naturalny i grafit sztuczny, i jest reprezentowany przez CG (grafit kompozytowy). Grafit sztuczny można dalej podzielić na następujące trzy rodzaje:

(1) Sztuczny grafit z mikrosferami węglowymi o fazie mezokryształów, wyrażany jako CMB;

(2) Sztuczny grafit z koksu igłowego, reprezentowany przez NAG;

(3) Sztuczny grafit z koksu naftowego reprezentowany przez CPAG.

Tabela 1 Klasy materiałów anody grafitowej do baterii litowo-jonowych
Klasa		Klasa	Pierwsze rozładowanie Pojemność specyficzna(mA • h) / g	Pierwsza wydajność coulombowska %	Gęstość zwartą proszku g / cm3	Stopień grafityzacji %	Zawartość węgla stałego %	Zawartość substancji magnetycznych ppm	Zawartość żelaza ppm	Certyfikacja RoHS
NG		i	≥360,0	≥95,0	≥1,65	≥96	≥99,97	≤0,1	≤10	Zdany
		n	≥360,0	≥93,0	≥1,55	≥94	≥99,95	≤0,1	≤30	Zdany
		m	≥345,0	≥91,0	≥1,45	≥92	≥99,90	≤0,5	≤50	Zdany
AG	CMB	i	≥350,0	≥95,0	≥1,50	≥94	≥99,97	≤0,1	≤20	Zdany
		n	≥340,0	≥94,0	≥1,40	≥90	≥99,95	≤0,5	≤50	Zdany
		m	≥340,1	≥90,0	≥1,20	≥90	≥99,70	≤1,5	≤100	Zdany
	NAG	i	≥340,2	≥94,0	≥1,25	≥94	≥99,97	≤0,1	≤20	Zdany
		n	≥340,3	≥93,0	≥1,20	≥90	≥99,95	≤0,1	≤50	Zdany
		m	≥340,4	≥90,0	≥1,10	≥85	≥99,70	≤1,5	≤100	Zdany
	CPAG	i	≥340.5	≥95,0	≥1,40	≥94	≥99,97	≤0,1	≤20	Zdany
		n	≥340.6	≥93,0	≥1,20	≥90	≥99,95	≤0,1	≤50	Zdany
		m	≥340.7	≥90,0	≥1.00	≥85	≥99,70	≤1,5	≤100	Zdany
CG		i	≥340.8	≥94,0	≥1.60	≥94	≥99,97	≤0,1	≤20	Zdany
		n	≥340.9	≥92.0	≥1,50	≥92	≥99,95	≤0,1	≤30	Zdany
		m	≥340.10	≥91,0	≥1,40	≥90	≥99,70	≤0,5	≤50	Zdany
Notatka 1: Produkt musi spełniać wszystkie wskaźniki tej klasy produktu, w przeciwnym razie nie zostanie zaklasyfikowany do tej klasy. Notatka 2: RoHS to certyfikacja, która spełnia wymogi dotyczące zawartości substancji ograniczonych.

Kod produktu

Kod produktu składa się z kodu kategorii, kodu klasy, D50 oraz pojemności specyficznej przy pierwszym rozładowaniu w podanej kolejności, to znaczy kod kategorii - kod klasy - D50 - pojemność specyficzna przy pierwszym rozładowaniu. Zobacz Tabelę 2 dla konkretnych przykładów.

Tabela 2: Kod produktu i wyjaśnienie
Przykład	Wyjaśnienie
NG-I-18-360	NG naturalny grafit, klasa I, materiał anody grafitowej w ogniwie litowo-jonowym, D50 = (18.0 ± 2.0) mm, pojemność specyficzna przy pierwszym rozładowaniu wynosi 360 (mA-h) / g
AG-CMB-1-22-350	AG-CMB sztuczny grafit mezofazowy, klasa I, materiał anody grafitowej w ogniwie litowo-jonowym, D50 = (22.0 ± 2.0) μm, pojemność specyficzna przy pierwszym rozładowaniu wynosi 350 (mA-h) / g
AG-NAG-1-18-355	AG-NAG sztuczny grafit w postaci węglowej igłowej, klasa I, materiał anody grafitowej w ogniwie litowo-jonowym, D50 = (18.0 ± 2.0) μm, pojemność specyficzna przy pierwszym rozładowaniu wynosi 355 (mA-h) / g
CG-I-17-355	CG grafit kompozytowy, klasa I, materiał anody grafitowej w ogniwie litowo-jonowym, D50 = (17.0 ± 2.0) μm, pojemność specyficzna przy pierwszym rozładowaniu wynosi 355 (mA-h) / g

Wymagania techniczne

Wymagania techniczne dotyczące wyglądu to proszek o szaro-czarnym lub stalowym odcieniu z metalicznym połyskiem. Jeżeli chodzi o wskaźniki fizyczne i chemiczne, wskaźniki fizyczne i chemiczne materiałów anodowych na bazie grafitu do ogniw litowo-jonowych powinny spełniać wymagania w Tabeli 1. W przypadku szczególnych wymagań powinny być określone w wyniku konsultacji między stronami dostarczającymi a tymi, które zamawiają.

Tabela 3 Wymagania techniczne typowych materiałów anodowych z naturalnego grafitu do ogniw litowo-jonowych

Wskaźnik techniczny			Kod produktu
Wskaźnik techniczny			NG-I-19-360	NG-II-13-365	NG-III-23-345
Wydajność teatralna	Rozkład wielkości	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
	Węgiel stały, %		≥99,97	≥99,97	99.95 ~ 99.90
	Wilgotność, %		≤0.2	≤0.2	≤0.2
	pH		8±1	5.5±1	5.5±1
	Gęstość nasypowa, g/cm³		≥1,20	≥1.00	≥1.05
	Gęstość zagęszczonego proszku, g/cm³		≥1,65	1.55 ~ 1.65	1.45 ~ 1.55
	Gęstość rzeczywista, g/cm³		2.24 ± 0.02	2.24 ± 0.02	2.22 ± 0.02
	Pole powierzchni, m²/g		≤1,5	≤2.5	5.0±0.5
	Odległość międzywarstwowa d002, nm		0.3357±0.0003	0.3358±0.0003	0.3358±0.0003
Właściwości elektrochemiczne	Pierwsza wydajność coulombowska %		≥95,0	≥93,0	≥91,0
Właściwości elektrochemiczne	Pojemność specyficzna przy pierwszym rozładowaniu (mAh) / g		≥360,0	≥365.0	≥345,0
Śladowe elementy metaliczne Materiały magnetyczne Śladowe elementy metaliczne	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
Materiały magnetyczne	Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm		≤0,1	≤0,1	0.1 ~ 0.5
Zawartość siarki	S, ppm		≤20	≤20	≤20

Tabela 3 (Kontynuacja)
Opis techniczny				Kod produktu
Opis techniczny				NG-1-19-360	NG-II-13-365	NG-III-23-345
Substancje ograniczone		Kadmy i jego związki, PPM		≤5	≤5	≤5
		Ołów i jego związki, PPM		≤5	≤5	≤5
		Rtęć i jej związki, PPM		≤5	≤5	≤5
		Chrom sześciowartościowy i jego związki, PPM		≤5	≤5	≤5
		Polibromowany bifenyl, PPM		≤5	≤5	W5
		Polibromowany bifenyl aldehyd, PPM		≤5	≤5	≤5
Anionowy		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 organiczna		Aceton, PPM		≤1	≤1	≤1
		Izopropanol, PPM		≤1	≤1	≤1
		Toluen, PPM		≤1	≤1	≤1
		Benzen etylowy, PPM		≤1	≤1	≤1
		Ksylen, PPM		≤1	≤1	≤1
		Benzen, PPM		≤1	≤1	≤1
		Ethanol, PPM		≤1	≤1	≤1
Tabela 4 Specyfikacje techniczne materiałów katodowych dla typowych sztucznych akumulatorów litowo-jonowych grafitowych
Wskaźnik techniczny				Kod produktu
Wskaźnik techniczny				AG-CMR- I -24-355	AG-NAG- II -20-340	AG-PAG-III-18-300
Teoretyczna wydajność	Rozkład wielkości		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
	Węgiel stały, %			≥99,70	≥99,95	≥99,70
	Wilgotność, %			≤0.2	≤0.2	≤0.2
	pH			8±1	5.5 ±1	5.5±1
	Gęstość nasypowa, g/cm³			≥1.30	≥1.00	≥1.00
	Gęstość zagęszczonego proszku, g/cm³			≥1.60	≥1,20	1.30 〜1.45
	Gęstość rzeczywista, g/cm³			2.24±0.03	2.23±0.O3	2.23±0.03
	Pole powierzchni, m²/g			0.8±0.5	4.0 士 0.5	4.0±0.5
	Odległość międzywarstwowa d002, nm			0.3357 ±0.000 3	0.335 8±0.000 3	0.336 0±0.000 3

Wskaźnik techniczny		Kod produktu
Wskaźnik techniczny		AG-CMB- I -24-355	AG-NAG- II -20-340	AG-PAG-III-18-300
Właściwości elektrochemiczne	Pierwsza wydajność coulombowska %	≥95,0	≥93,0	≥90,0
Właściwości elektrochemiczne	Pojemność specyficzna przy pierwszym rozładowaniu (mAh) / g	≥355.0	≥340,0	≥320.0
Śladowe elementy metaliczne Materiały magnetyczne Śladowe elementy metaliczne	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
Materiały magnetyczne	Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm	<0.1	<0.1	0.5 〜1.5
Zawartość siarki	S, ppm	≤20	≤20	≤20
Właściwości elektrochemiczne	Kadmy i jego związki, PPM	≤5	≤5	≤5
	Ołów i jego związki, PPM	≤5	≤5	≤5
	Rtęć i jej związki, PPM	≤5	≤5	≤5
	Chrom sześciowartościowy i jego związki, PPM	≤5	≤5	≤5
	Polibromowany bifenyl, PPM	≤5	≤5	≤5
	Polibromowany bifenyl aldehyd, PPM	≤5	≤5	≤5

Anionowy	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 organiczna	Aceton, PPM	≤1	≤1	≤1
	Izopropanol, PPM	≤1	≤1	≤1
	Toluen, PPM	≤1	≤1	≤1
	Benzen etylowy, PPM	≤1	≤1	≤1
	Ksylen, PPM	≤1	≤1	≤1
	Benzen, PPM	≤1	≤1	≤1
	Ethanol, PPM	≤1	≤1	≤1

Tabela 5 Wskaźniki techniczne materiałów katodowych dla typowych kompozytowych akumulatorów litowo-jonowych grafitowych
Wskaźnik techniczny			Kod produktu
Wskaźnik techniczny			CG-I-17-355	CG-II-18-345	CG-III-20-330
Wydajność teatralna	Rozkład wielkości	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
	Węgiel stały, %		≥99,70	$99.95	≥99,70
	Wilgotność, %		≤0.2	≤0.2	≤0.2
	pH		8±1	8±1	5.5±1
	Gęstość nasypowa, g/cm³		≥1,10	≥1.00	≥1.00
	Gęstość zagęszczonego proszku, g/cm³		≥1.60	≥1,50	1.30 〜1.40
	Gęstość rzeczywista, g/cm³		2.24 ± 0.02	2.23±0.03	2.23±0.03
	Pole powierzchni, m²/g		≤2.0	3.0±0.5	3.5±0.5
	Odległość międzywarstwowa d002, nm		0.3357 土 0.000 3	0.335 8±0.000 3	0.336 0 土 0.000 3
Właściwości elektrochemiczne	Pierwsza wydajność coulombowska %		≥94,0	≥92.0	291.0
Właściwości elektrochemiczne	Pojemność specyficzna przy pierwszym rozładowaniu (mAh) / g		≥355.0	≥345,0	≥330.0


Śladowe elementy metaliczne Materiały magnetyczne Śladowe elementy metaliczne	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
Materiały magnetyczne	Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm	<0.1	<0.1	0.1 ~ 0.5
Zawartość siarki	S, ppm	≤20	≤20	≤20
Właściwości elektrochemiczne	Kadmy i jego związki, PPM	≤5	≤5	≤5
	Ołów i jego związki, PPM	≤5	≤5	≤5
	Rtęć i jej związki, PPM	≤5	≤5	≤5
	Chrom sześciowartościowy i jego związki, PPM	≤5	≤5	≤5
	Polibromowany bifenyl, PPM	≤5	≤5	≤5
	Polibromowany bifenyl aldehyd, PPM	≤5	≤5	≤5

Wskaźnik techniczny		Kod produktu
Wskaźnik techniczny		CG-I-17-355	CG II -18-345	CG-III-20-330
Anionowy	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 organiczna	Aceton, PPM	≤1	≤1	≤1
	Izopropanol, PPM	≤1	≤1	≤1
	Toluen, PPM	≤1	≤1	≤1
	Benzen etylowy, PPM	≤1	≤1	≤1
	Ksylen, PPM	≤1	≤1	≤1
	Benzen, PPM	≤1	≤1	≤1
	Ethanol, PPM	≤1	≤1	≤1

Od momentu rozwoju materiałów węglowych do akumulatorów litowo-jonowych materiały grafitowe były głównymi materiałami anody ze względu na swoją szczególną mikrostrukturę, dojrzałe procesy produkcji i modyfikacji oraz duże zasoby surowców i będą dominować przez długi czas. Wprowadzenie nowego standardu krajowego odegrało kierunkową rolę w rzeczywistej produkcji i zastosowaniumateriałów anody grafitowej, co sprzyja ich rozwojowi.