Existem dois tipos de minério de grafite natural: grafite cristalina e grafite amorfa
GB / T 24533-2019 “material anódico de grafite para bateria de íon de lítio” é reportado sob a jurisdição do TC183 (Comitê Técnico Nacional 183 sobre Aço da Administração de Normalização da China), TC183SC15 (Subcomitê 15 sobre carbonos do Comitê Técnico Nacional 183 sobre Aço da Administração de Normalização da China), e o departamento competente é a Associação da Indústria de Ferro e Aço da China. As principais unidades redatoras são 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., Instituto de Informação e Normalização Metalúrgica da China.
O material anódico de grafite para baterias de íon de lítio utiliza um material carbonoso à base de grafite em camadas cristalinas. Ele atua em sinergia com o material do cátodo para alcançar múltiplos ciclos de carga e descarga na bateria de íon de lítio. Durante o processo de carga, o eletrodo negativo de grafite aceita íons de lítio embutidos, e durante o processo de descarga, libera os íons de lítio. A capacidade teórica dos materiais anódicos à base de grafite é de 372 (mA • h) / g, de cor cinza-escuro ou cinza-aço, com brilho metálico.
Os materiais anódicos de grafite para baterias de íon de lítio são divididos em três categorias: grafite natural, grafite artificial e grafite compósito. Dentre eles, o grafite natural é representado por NG (Grafite Natural); o grafite artificial é representado por AG (Grafite Artificial); o grafite compósito contém pelo menos dois componentes de grafite natural e grafite artificial e é representado por CG (Grafite Compósito). O grafite artificial pode ser ainda subdividido nos seguintes três tipos:
(1) Grafite artificial de microesferas de carbono mesofásico, expresso como CMB;
(2) Grafite artificial de coque de agulha, representado por NAG;
(3) Grafite artificial de coque de petróleo representado por CPAG.
| Tabela 1 Classes de materiais anódicos de grafite para baterias de íon de lítio | ||||||||||
| Classe | Classe | Primeira descarga Capacidade específica (mA • h) / g | Primeira eficiência de coulomb % | Densidade de compactação do pó g / cm3 | Grau de grafitização % | Conteúdo de carbono fixo % | Conteúdo de substâncias magnéticas ppm | Conteúdo de ferro ppm | Certificação RoHS | |
| NG | i | ≥360.0 | ≥95.0 | ≥1.65 | ≥96 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤10 | Aprovado | |
| n | ≥360.0 | ≥93.0 | ≥1.55 | ≥94 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤30 | Aprovado | ||
| m | ≥345.0 | ≥91.0 | ≥1.45 | ≥92 | ≥99.90 | ≤0.5 | ≤50 | Aprovado | ||
| AG | CMB | i | ≥350.0 | ≥95.0 | ≥1.50 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | Aprovado |
| n | ≥340.0 | ≥94.0 | ≥1.40 | ≥90 | ≥99.95 | ≤0.5 | ≤50 | Aprovado | ||
| m | ≥340.1 | ≥90.0 | ≥1.20 | ≥90 | ≥99.70 | ≤1.5 | ≤100 | Aprovado | ||
| NAG | i | ≥340.2 | ≥94.0 | ≥1.25 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | Aprovado | |
| n | ≥340.3 | ≥93.0 | ≥1.20 | ≥90 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤50 | Aprovado | ||
| m | ≥340.4 | ≥90.0 | ≥1.10 | ≥85 | ≥99.70 | ≤1.5 | ≤100 | Aprovado | ||
| CPAG | i | ≥340.5 | ≥95.0 | ≥1.40 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | Aprovado | |
| n | ≥340.6 | ≥93.0 | ≥1.20 | ≥90 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤50 | Aprovado | ||
| m | ≥340.7 | ≥90.0 | ≥1.00 | ≥85 | ≥99.70 | ≤1.5 | ≤100 | Aprovado | ||
| CG | i | ≥340.8 | ≥94.0 | ≥1.60 | ≥94 | ≥99.97 | ≤0.1 | ≤20 | Aprovado | |
| n | ≥340.9 | ≥92.0 | ≥1.50 | ≥92 | ≥99.95 | ≤0.1 | ≤30 | Aprovado | ||
| m | ≥340.10 | ≥91.0 | ≥1.40 | ≥90 | ≥99.70 | ≤0.5 | ≤50 | Aprovado | ||
| Nota 1: O produto deve atender a todos os indicadores desta classe de produto, caso contrário, não será classificado como esta classe. Nota 2: RoHS é a certificação que atende ao conteúdo de substâncias restritas. | ||||||||||
O código do produto é composto pelo código da categoria, código de grau, D50 e capacidade de descarga específica inicial em ordem, ou seja, o código da categoria-código de grau-D50-capacidade de descarga específica inicial. Veja a Tabela 2 para exemplos específicos.
| Tabela 2: Código do produto e explicação | |
| Exemplo | Explicação |
| NG-I-18-360 | Grafite natural NG, grau I material de ânodo de bateria de íon de lítio, D50 = (18.0 ± 2.0) mm, a capacidade de descarga específica inicial é 360 (mA-h) / g |
| AG-CMB-1-22-350 | AG-CMB grafite artificial mesofásica, grau I material de ânodo de bateria de íon de lítio, D50 = (22.0 ± 2.0) μm, a capacidade de descarga específica inicial é 350 (mA-h) / g |
| AG-NAG-1-18-355 | AG-NAG grafite artificial em forma de agulha, classe I material de ânodo de bateria de íon de lítio, D50 = (18.0 ± 2.0) μm, a capacidade de descarga específica inicial é 355 (mA·h) / g |
| CG-I-17-355 | CG grafite composta, grau I material de ânodo de bateria de íon de lítio, D50 = (17.0 ± 2.0) μm, a capacidade de descarga específica inicial é 355 (mA-h) / g |
Quanto aos requisitos técnicos, a aparência é um pó de preto acinzentado ou cinza aço com brilho metálico. No que diz respeito aos índices físicos e químicos, os índices físicos e químicos de materiais de ânodo à base de grafite para baterias de íon de lítio devem atender aos requisitos da Tabela 1. Se houver requisitos especiais, deve ser determinado por meio de consulta entre os lados fornecedor e demandante.
Tabela 3 Especificações técnicas de materiais típicos de ânodo de bateria de íon de lítio de grafite natural
| Indicador Técnico | Código do produto | ||||
| NG-I-19-360 | NG-II-13-365 | NG-III-23-345 | |||
| Desempenho teatral | Tamanho da distribuição | 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 | ||
| D max, μm | ≤50 | ≤70 | ≤50 | ||
| Carbono fixo, % | ≥99.97 | ≥99.97 | 99.95～99.90 | ||
| Umidade, % | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.2 | ||
| pH | 8±1 | 5.5±1 | 5.5±1 | ||
| Densidade aparente, g/cm³ | ≥1.20 | ≥1.00 | ≥1.05 | ||
| Densidade de compactação do pó, g/cm³ | ≥1.65 | 1.55〜1.65 | 1.45〜1.55 | ||
| Densidade real, g/cm³ | 2.24 ±0.02 | 2.24±0.02 | 2.22±0.02 | ||
| Área de superfície específica, m²/g | ≤1.5 | ≤2.5 | 5.0±0.5 | ||
| Espaçamento intercamadas d002, nm | 0.335 7± 0.0003 | 0.335 8±0.0003 | 0.335 8±0.0003 | ||
| Propriedade eletroquímica | Primeira eficiência de coulomb % | ≥95.0 | ≥93.0 | ≥91.0 | |
| Capacidade específica de descarga inicial (mAh) / g | ≥360.0 | ≥365.0 | ≥345.0 | ||
| Elemento metálico traço Materiais magnéticos Elemento metálico traço | 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 | ||
| Materiais magnéticos | Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm | ≤0.1 | ≤0.1 | 0.1〜0.5 | |
| Conteúdo de enxofre | S, ppm | ≤20 | ≤20 | ≤20 | |
| Tabela 3 (Continua) | ||||||
| Descrição técnica | Código do produto | |||||
| NG-1-19-360 | NG-II-13-365 | NG-III-23-345 | ||||
| Substâncias restritas | Cádmio e seus compostos, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | ||
| Chumbo e seus compostos, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| Mercúrio e seus compostos, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| Cromo hexavalente e seus compostos, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| Bifenilos polibromados, PPM | ≤5 | ≤5 | W5 | |||
| Algodão aldeído bifenilos polibromados, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |||
| Aniónico | 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 | |||
| Matéria orgânica | Acetona, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | ||
| Isopropanol, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| Tolueno, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| Benzeno etílico, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| Xilenos, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| Benzeno, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| Etanol, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |||
| Tabela 4 Especificações técnicas de materiais de cátodo para baterias de íon de lítio de grafite artificial típicas | ||||||
| Indicador técnico | Código do produto | |||||
| AG-CMR- I -24-355 | AG-NAG- II -20-340 | AG-PAG-III-18-300 | ||||
| Desempenho teórico | Distribuição de tamanho | 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 | |||
| D max, μm | ≤60 | ≤70 | C75 | |||
| Carbono fixo, % | ≥99.70 | ≥99.95 | ≥99.70 | |||
| Umidade, % | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.2 | |||
| pH | 8±1 | 5.5 ±1 | 5.5±1 | |||
| Densidade aparente, g/cm³ | ≥1.30 | ≥1.00 | ≥1.00 | |||
| Densidade de compactação do pó, g/cm³ | ≥1.60 | ≥1.20 | 1.30 〜1.45 | |||
| Densidade real, g/cm³ | 2.24±0.03 | 2.23±0.03 | 2.23±0.03 | |||
| Área de superfície específica, m²/g | 0.8±0.5 | 4.0 ± 0.5 | 4.0±0.5 | |||
| Espaçamento intercamadas d002, nm | 0.3357 ±0.000 3 | 0.3358±0.000 3 | 0.3360±0.000 3 | |||
| Indicador técnico | Código do produto | |||
| AG-CMB- I -24-355 | AG-NAG- II -20-340 | AG-PAG-III-18-300 | ||
| Propriedade eletroquímica | Primeira eficiência de coulomb % | ≥95.0 | ≥93.0 | ≥90.0 |
| Capacidade específica de descarga inicial (mAh) / g | ≥355.0 | ≥340.0 | ≥320.0 | |
| Elemento metálico traço Materiais magnéticos Elemento metálico traço | 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 | |
| Materiais magnéticos | Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm | <0.1 | <0.1 | 0.5 〜1.5 |
| Conteúdo de enxofre | S, ppm | ≤20 | ≤20 | ≤20 |
| Propriedade eletroquímica | Cádmio e seus compostos, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 |
| Chumbo e seus compostos, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Mercúrio e seus compostos, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Cromo hexavalente e seus compostos, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Bifenilos polibromados, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Algodão aldeído bifenilos polibromados, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Aniónico | 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 | |
| Matéria orgânica | Acetona, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| Isopropanol, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Tolueno, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Benzeno etílico, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Xilenos, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Benzeno, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Etanol, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| Tabela 5 Indicadores técnicos de materiais de cátodo para baterias de íon de lítio de grafite composta típicas | |||||
| Indicador técnico | Código do produto | ||||
| CG-I-17-355 | CG-II-18-345 | CG-III-20-330 | |||
| Desempenho teatral | Tamanho da distribuição | 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 ± 3.0 | ||
| D max, μm | ≤70 | ≤70 | ≤60 | ||
| Carbono fixo, % | ≥99.70 | $99.95 | ≥99.70 | ||
| Umidade, % | ≤0.2 | ≤0.2 | ≤0.2 | ||
| pH | 8±1 | 8±1 | 5.5±1 | ||
| Densidade aparente, g/cm³ | ≥1.10 | ≥1.00 | ≥1.00 | ||
| Densidade de compactação do pó, g/cm³ | ≥1.60 | ≥1.50 | 1.30 〜1.40 | ||
| Densidade real, g/cm³ | 2.24±0.02 | 2.23±0.03 | 2.23±0.03 | ||
| Área de superfície específica, m²/g | ≤2.0 | 3.0±0.5 | 3.5±0.5 | ||
| Espaçamento intercamadas d002, nm | 0.3357 ± 0.000 3 | 0.3358±0.000 3 | 0.3360 ± 0.000 3 | ||
| Propriedade eletroquímica | Primeira eficiência de coulomb % | ≥94.0 | ≥92.0 | 291.0 | |
| Capacidade específica de descarga inicial (mAh) / g | ≥355.0 | ≥345.0 | ≥330.0 | ||
| Elemento metálico traço Materiais magnéticos Elemento metálico traço | 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 | |
| Materiais magnéticos | Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm | <0.1 | <0.1 | 0.1〜0.5 |
| Conteúdo de enxofre | S, ppm | ≤20 | ≤20 | ≤20 |
| Propriedade eletroquímica | Cádmio e seus compostos, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 |
| Chumbo e seus compostos, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Mercúrio e seus compostos, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Cromo hexavalente e seus compostos, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Bifenilos polibromados, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Algodão aldeído bifenilos polibromados, PPM | ≤5 | ≤5 | ≤5 | |
| Indicador técnico | Código do produto | |||
| CG-I-17-355 | CG II -18-345 | CG-III-20-330 | ||
| Aniónico | 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 | |
| Matéria orgânica | Acetona, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 |
| Isopropanol, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Tolueno, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Benzeno etílico, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Xilenos, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Benzeno, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
| Etanol, PPM | ≤1 | ≤1 | ≤1 | |
Desde o desenvolvimento de materiais de carbono para baterias de íon de lítio, os materiais de grafite têm sido os materiais de ânodo predominantes devido à sua microestrutura especial, processos de produção e modificação maduros, e grandes reservas de matéria-prima, e continuarão por um longo tempo. O lançamento do novo padrão nacional desempenhou um papel orientador na produção e aplicação real demateriais de ânodo de grafite, o que é favorável ao seu desenvolvimento.
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