Metoda identyfikacji naturalnego grafitu i sztucznego grafitu

2025-03-26

Materiał anody z naturalnego grafitu składa się z naturalnego grafitu w postaci płatków kryształowych, który jest przetwarzany przez mielenie, sferoidyzację, klasyfikację, oczyszczanie i obróbkę powierzchniową itp. Jego wysoka krystaliczność powstaje naturalnie. Natomiast sztuczny materiał anody z grafitu jest łatwy do grafityzacji, wykorzystując węgiel taki jak koks naftowy, koks igłowy, koks asfaltowy, kalcynowany w określonej temperaturze, a następnie po kruszeniu, klasyfikacji i systemie grafityzacji w wysokiej temperaturze, jego wysoka krystaliczność powstaje w wyniku grafityzacji w wysokiej temperaturze. To z powodu zasadniczej różnicy w surowcach i technologii przygotowania, mikrostruktura, struktura krystaliczna, wydajność elektrochemiczna i wydajność przetwarzania obu materiałów są wyraźnie różne.

W kontekście mikrostruktury naturalny grafit jest warstwowy. Profil SEM naturalnego grafitu zachowuje strukturę lamelarną, a pomiędzy strukturami lamelarnymi znajduje się wiele szczelin. W procesie grafityzacji w wysokiej temperaturze struktura krystaliczna jest reorganizowana zgodnie ze strukturą ABAB, a skurcz polimeryzacyjny oraz jego wewnętrzna gęstość nie mają szczelin.

Dyfrakcja rentgenowska

Z perspektywy struktury krystalicznej, naturalny materiał anodowy grafitu ma wysoką krystaliczność. W wzorze XRD, kąt dyfrakcji jego płaszczyzny krystalicznej (002) jest wyższy, struktura warstwowa jest kompletna, odstęp warstw jest mały, a orientacja (I002/I110) jest wyraźna. Z pozycji szczytu dyfrakcji płaszczyzny krystalicznej (101) odpowiadającej 43-45 stopni oraz pozycji szczytu dyfrakcji płaszczyzny krystalicznej (012) odpowiadającej 46-47 stopni, można zauważyć, że naturalny grafit ma wyraźną fazę 2H i 3R, podczas gdy sztuczny grafit ma tylko fazę 2H. Wzory XRD grafitu heksagonalnego (2H) i romboedrycznego (3R) są następujące:

Spektroskopia Ramana

Dla naturalnego grafitu i sztucznego grafitu bez obróbki grafityzacyjnej, oprócz profilu SEM, diagram struktury krystalicznej XRD i jego parametry do rozróżnienia, test widma Ramana z zaburzeniem ID/IG jest również skuteczną metodą rozróżniania tych dwóch typów grafitu. Stopień zaburzenia ID/IG naturalnego grafitu sferycznego wynosi zazwyczaj 0,4~0,85, stopień zaburzenia ID/IG naturalnego grafitu pokrytego na powierzchni bez grafityzacji wynosi zazwyczaj 0,9~1,6, a stopień zaburzenia ID/IG nowego zmodyfikowanego naturalnego grafitu bez grafityzacji wynosi zazwyczaj 0,2~0,6. Stopień zaburzenia sztucznego grafitu ID/IG wynosi zazwyczaj 0,04~0,34. Ogólnie rzecz biorąc, stopień zaburzenia ID/IG naturalnego materiału anodowego grafitu bez wysokotemperaturowej grafityzacji jest większy niż w przypadku sztucznego materiału anodowego grafitu. Stopień zaburzenia ID/IG grafityzowanego naturalnego grafitu pokrytego na powierzchni wynosi zazwyczaj 0,17~0,36, a w przypadku sztucznego grafitu wynosi zazwyczaj 0,04~0,34. Stopień zaburzenia ID/IG grafityzowanego naturalnego grafitu i sztucznego grafitu jest w przecięciu, a test Ramana nie jest skuteczną metodą.

Ocena wyników

1. Porównanie naturalnych materiałów anodowych grafitu bez wysokotemperaturowej (2400-3300) obróbki grafityzacyjnej i sztucznych materiałów anodowych grafitu

(1) Przekrój SEM: Przekrój SEM naturalnego materiału anodowego grafitu bez wysokotemperaturowej grafityzacji ma szczeliny między strukturami łuskowymi, a przekrój SEM sztucznego materiału anodowego grafitu jest gęsty i bezszwowy.

(2) XRD: W wzorze XRD naturalnego materiału anodowego grafitu bez wysokotemperaturowej obróbki grafityzacyjnej występują wyraźne fazy 2H i 3R, a w wzorze XRD sztucznego materiału anodowego grafitu występuje tylko faza 2H.

(3) ID/IG: Zaburzenie ID/IG powierzchniowo pokrytego naturalnego materiału anodowego grafitu bez wysokotemperaturowej grafityzacji wynosi zazwyczaj 0,9~1,6, a zaburzenie ID/IG sztucznego grafitu wynosi zazwyczaj 0,04~0,34.

2. Porównanie naturalnego materiału ujemnego grafitu i sztucznego materiału ujemnego grafitu grafityzowanego w wysokiej temperaturze (2400-3300)

(1) Przekrój SEM: Przekrój SEM czystego naturalnego materiału anodowego grafitu poddanego wysokotemperaturowej grafityzacji ma szczeliny między strukturami łuskowymi, podczas gdy przekrój SEM czystego sztucznego materiału anodowego grafitu ma gęstą strukturę i brak szczelin, a także był poddany wysokotemperaturowej grafityzacji. Przekrój SEM materiału anodowego kompozytowego pokazuje, że puste przestrzenie między strukturami łuskowymi naturalnego grafitu i gęstą, bezszwową strukturą sztucznego grafitu współistnieją.