Metoda de identificare a grafitului natural și artificial

2025-03-26

Materialul anodic din grafit natural este realizat din grafit cristalin natural sub formă de fulgi, care este procesat prin măcinare, sferoidizare, clasificare, purificare și tratare a suprafeței etc. Cristalinitatea sa ridicată se formează natural. Materialul anodic din grafit artificial este ușor de grafitizat din carbon, cum ar fi cocsul de petrol, cocsul de ac, cocsul de asfalt, care este calcinat la o anumită temperatură, iar apoi, după zdrobire, clasificare și un sistem de grafitizare la temperaturi ridicate, cristalinitatea sa ridicată se formează prin grafitizare la temperaturi înalte. Datorită diferenței esențiale în materiile prime și tehnologia de preparare, microstructura, structura cristalină, performanța electrochimică și performanța de procesare a celor două sunt evident diferite.

În ceea ce privește microstructura, grafitul natural este stratificat. Profilul SEM al grafitului natural păstrează structura lamelară, iar între structurile lamelare există multe goluri. În procesul de grafitizare la temperaturi ridicate, structura cristalină este reorganizată conform structurii ABAB, iar contracția de polimerizare și densitatea sa internă nu au goluri.

Difracția cu raze X

Din perspectiva structurii cristaline, materialul anodic de grafit natural are o cristalinitate ridicată. În modelul XRD, unghiul de difracție al planului cristalin (002) este mai mare, structura lamelară este completă, distanța dintre straturi este mică, iar orientarea (I002/I110) este evidentă. Din poziția vârfului de difracție a planului cristalin (101) corespunzător unghiului de 43-45 de grade și din poziția vârfului de difracție a planului cristalin (012) corespunzător unghiului de 46-47 de grade, se poate observa că grafitul natural are faza 2H și faza 3R evidente, în timp ce grafitul artificial are doar faza 2H. Modelele XRD ale grafitului hexagonal (2H) și ale grafitului romboedric (3R) sunt următoarele:

Spectroscopia Raman

Pentru grafitul natural și grafitul artificial fără tratament de grafitizare, pe lângă profilul SEM, diagrama structurii cristaline XRD și parametrii săi pentru a distinge, testul spectrului Raman al dezordinii ID/IG este, de asemenea, o metodă eficientă de a distinge aceste două tipuri de grafit. Gradul de dezordine ID/IG al grafitului sferic natural este, în general, 0.4~0.85, gradul de dezordine ID/IG al grafitului natural acoperit pe suprafață fără grafitizare este, în general, 0.9~1.6, iar gradul de dezordine ID/IG al noului grafit natural modificat fără grafitizare este, în general, 0.2~0.6. Gradul de dezordine al grafitului artificial ID/IG este, în general, 0.04~0.34. În ansamblu, gradul de dezordine ID/IG al materialului anodic de grafit natural fără grafitizare la temperaturi ridicate este mai mare decât cel al materialului anodic de grafit artificial. Gradul de dezordine ID/IG al grafitului natural grafitat acoperit pe suprafață este, în general, 0.17~0.36, iar cel al grafitului artificial este, în general, 0.04~0.34. Gradul de dezordine ID/IG al grafitului natural grafitat și al grafitului artificial se intersectează, iar testul Raman nu este o metodă eficientă.

Judecarea rezultatului

1. Compararea materialelor anodice de grafit natural fără tratament de grafitizare la temperaturi ridicate (2400-3300) și a materialelor anodice de grafit artificial

(1) Secțiune SEM: Secțiunea SEM a materialului anodic de grafit natural fără grafitizare la temperaturi ridicate are goluri între structurile de fulgi, iar secțiunea SEM a materialului anodic de grafit artificial este densă și fără cusur.

(2) XRD: Există faze evidente 2H și 3R în modelul XRD al materialului anodic de grafit natural fără tratament de grafitizare la temperaturi ridicate, iar în modelul XRD al materialului anodic de grafit artificial există doar faza 2H.

(3) ID/IG: Gradul de dezordine ID/IG al materialului anodic de grafit natural acoperit pe suprafață fără grafitizare la temperaturi ridicate este, în general, 0.9~1.6, iar gradul de dezordine ID/IG al grafitului artificial este, în general, 0.04~0.34.

2. Compararea materialului negativ de grafit natural și a materialului negativ de grafit artificial grafitat la temperaturi ridicate (2400-3300)

(1) Secțiune SEM: Secțiunea SEM a materialului anodic de grafit natural pur tratat prin grafitizare la temperaturi ridicate are goluri între structurile de fulgi, în timp ce secțiunea SEM a materialului anodic de grafit artificial pur are o structură densă și fără goluri, fiind supusă grafitizării la temperaturi ridicate. Vederea secțională SEM a materialului anodic compus de grafit arată că golurile dintre structurile de fulgi de grafit natural și structura densă și fără cusur a grafitului artificial coexistă.