Материал графитового анода для литий-ионной батареи

Новости и блоги

2025-04-04

Проектные организации

GB / T 24533-2019 «графитовый анодный материал литий-ионной батареи» разрабатывается под юрисдикцией TC183 (Национальный технический комитет 183 по сталям Администрации стандартизации Китая), TC183SC15 (Подкомитет 15 по углеродам Национального технического комитета 183 по сталям Администрации стандартизации Китая), а компетентным органом является Ассоциация индустрии железа и стали Китая. Основные проектные организации: Shenzhen BTR New Energy Materials Co., Ltd., Guangdong Dongdao New Energy Co., Ltd., BTR (Цзянсу) Технология новых материалов Co., Ltd., Huizhou BTR New Material Technology Co., Ltd, BTR Ltd., Tianjin BTR New Energy Materials Co., Ltd., Институт металлургической информации и стандартизации Китая.

Термины и определения

Графитовый анодный материал для литий-ионных батарей использует кристаллический слоистый графитовый углеродный материал. Он работает в синергии с катодным материалом для достижения многократной зарядки и разрядки литий-ионной батареи. Во время процесса зарядки графитовый отрицательный электрод принимает встраиваемые литиевые ионы, а во время процесса разрядки он высвобождает литиевые ионы. Теоретическая емкость графитовых анодных материалов составляет 372 (мА • ч) / г, серовато-черного или стального серого цвета, с металлическим блеском.

Категории продукции

Графитовые анодные материалы для литий-ионных батарей делятся на три категории: натуральный графит, искусственный графит и композитный графит. Среди них натуральный графит представлен NG (Natural Graphite); искусственный графит представлен AG (Artificial Graphite); композитный графит содержит как минимум два компонента натурального графита и искусственного графита и обозначается как CG (Composite Graphite). Искусственный графит можно дополнительно разделить на следующие три типа:

(1) Искусственный графит из мезофазных углеродных микросфер, обозначаемый как CMB;

(2) Искусственный графит из игольчатого кока, представленный NAG;

(3) Искусственный графит из нефтяного кока, обозначаемый как CPAG.

Таблица 1 Градусы графитовых анодных материалов для литий-ионных батарей
Градус		Градус	Первая разрядная специфическая емкость (мА • ч) / г	Первая кулоновская эффективность %	Плотность компактирования порошка г / см3	Степень графитизации %	Содержание фиксированного углерода %	Содержание магнитных веществ ppm	Содержание железа ppm	Сертификация RoHS
NG		i	≥360.0	≥95.0	≥1.65	≥96	≥99.97	≤0.1	≤10	Прошел
		n	≥360.0	≥93.0	≥1.55	≥94	≥99.95	≤0.1	≤30	Прошел
		m	≥345.0	≥91.0	≥1.45	≥92	≥99.90	≤0.5	≤50	Прошел
AG	CMB	i	≥350.0	≥95.0	≥1.50	≥94	≥99.97	≤0.1	≤20	Прошел
		n	≥340.0	≥94.0	≥1.40	≥90	≥99.95	≤0.5	≤50	Прошел
		m	≥340.1	≥90.0	≥1.20	≥90	≥99.70	≤1.5	≤100	Прошел
	NAG	i	≥340.2	≥94.0	≥1.25	≥94	≥99.97	≤0.1	≤20	Прошел
		n	≥340.3	≥93.0	≥1.20	≥90	≥99.95	≤0.1	≤50	Прошел
		m	≥340.4	≥90.0	≥1.10	≥85	≥99.70	≤1.5	≤100	Прошел
	CPAG	i	≥340.5	≥95.0	≥1.40	≥94	≥99.97	≤0.1	≤20	Прошел
		n	≥340.6	≥93.0	≥1.20	≥90	≥99.95	≤0.1	≤50	Прошел
		m	≥340.7	≥90.0	≥1.00	≥85	≥99.70	≤1.5	≤100	Прошел
CG		i	≥340.8	≥94.0	≥1.60	≥94	≥99.97	≤0.1	≤20	Прошел
		n	≥340.9	≥92.0	≥1.50	≥92	≥99.95	≤0.1	≤30	Прошел
		m	≥340.10	≥91.0	≥1.40	≥90	≥99.70	≤0.5	≤50	Прошел
Примечание 1: Изделие должно соответствовать всем показателям данного класса продукции, в противном случае оно не будет классифицировано как данное. Примечание 2: RoHS — это сертификация, которая соответствует содержанию регламентированных веществ.

Код продукта

Код продукта состоит из кода категории, кода сорта, D50 и удельной емкости первого разряда в следующем порядке: код категории-код сорта-D50-удельная емкость первого разряда. Конкретные примеры см. в Таблице 2.

Таблица 2: Код продукта и объяснение
Пример	Объяснение
NG- I -18-360	NG натуральный графит, степень I, графит для анодов литий-ионных батарей, D50 = (18.0 ± 2.0) мм, емкость первого разряда составляет 360 (мА-ч) / г
AG-CMB-1 -22-350	AG-CMB искусственный графит меза-фаза, степень I, графит для анодов литий-ионных батарей, 50 = (22.0 почва 2.0) мкм, емкость первого разряда составляет 350 (мА-ч) / г
AG-NAG-1-18-355	AG-NAG искусственный графит игловидного кокса, класс I, графит для анодов литий-ионных батарей, 050 = (18.01 2.0) мкм, емкость первого разряда составляет 355 (мА • ч) / г
CG- I -17-355	CG композитный графит, степень I, графит для анодов литий-ионных батарей, D50 = (17.0 ± 2.0) мкм, емкость первого разряда составляет 355 (мА-ч) / г

Технические требования

Что касается технических требований, то внешний вид представляет собой порошок серовато-черного или стального серого цвета с металлическим блеском. Что касается физических и химических показателей, физико-химические показатели графитовых анодных материалов для литий-ионных батарей должны соответствовать требованиям в таблице 1. Если есть специальные требования, они должны быть определены путем консультации между сторонами поставки и спроса.

Таблица 3 Технические характеристики типичных графитовых анодных материалов для литий-ионных батарей

Технический показатель			Код продукта
Технический показатель			NG-I-19-360	NG-II-13-365	NG-III-23-345
Театральная производительность	Распределение размера	D10, мкм	12.0±2.0	9.0±2.0	14.0±2.0
		D50, мкм	19.0±2.0	13.0±2.0	23.0±2.0
		D90, мкм	28.0±3.0	33.0±3.0	33.0 ± 3.0
		D max, мкм	≤50	≤70	≤50
	Фиксированный углерод, %		≥99.97	≥99.97	99.95 ~99.90
	Влажность, %		≤0.2	≤0.2	≤0.2
	pH		8±1	5.5±1	5.5±1
	Уплотненная плотность, г/см³		≥1.20	≥1.00	≥1.05
	Плотность компактования порошка, г/см³		≥1.65	1.55〜1.65	1.45〜1.55
	Фактическая плотность, г/см³		2.24 ±0.02	2.24±0.02	2.22±0.02
	Специфическая поверхность, м²/г		≤1.5	≤2.5	5.0±0.5
	Межслойное расстояние d002, нм		0.3357± 0.0003	0.3358±0.0003	0.3358±0.0003
Электрохимическое свойство	Первая кулоновская эффективность %		≥95.0	≥93.0	≥91.0
Электрохимическое свойство	Емкость первого разряда (мАч) / г		≥360.0	≥365.0	≥345.0
Содержание следовых металлических элементов Магнитные материалы Содержание следовых металлических элементов	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
Магнитные материалы	Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm		≤0.1	≤0.1	0.1 ~0.5
Содержание серы	S, ppm		≤20	≤20	≤20

Таблица 3 (Продолжение)
Техническое описание				Код продукта
Техническое описание				NG-1-19-360	NG-II-13-365	NG-III-23-345
Ограниченные вещества		Кадмий и его соединения, ППМ		≤5	≤5	≤5
		Свинец и его соединения, PPM		≤5	≤5	≤5
		Ртуть и ее соединения, PPM		≤5	≤5	≤5
		Шестивалентный хром и его соединения, PPM		≤5	≤5	≤5
		Поли brominated бифенил, PPM		≤5	≤5	W5
		Поли brominated бифенил альдегид, PPM		≤5	≤5	≤5
Анионные		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
Органические вещества		Ацетон, PPM		≤1	≤1	≤1
		Изопропанол, PPM		≤1	≤1	≤1
		Толуол, PPM		≤1	≤1	≤1
		Этилбензол, PPM		≤1	≤1	≤1
		Ксилол, PPM		≤1	≤1	≤1
		Бензол, PPM		≤1	≤1	≤1
		Этанол, PPM		≤1	≤1	≤1
Таблица 4 Технические характеристики катодных материалов для типичных литий-ионных батарей из искусственного графита
Технический показатель				Код продукта
Технический показатель				AG-CMR- I -24-355	AG-NAG- II -20-340	AG-PAG-III-18-300
Теоретическая производительность	Размерное распределение		D10, мкм	17.0±2.0	9.0 ±2.0	7.0 ± 2.0
			D50, мкм	24.5±2.0	20.0 ±2.0	18.0±2.0
			D90, мкм	35.0±3.0	40.0±3.0	35.0±3.0
			D max, мкм	≤60	≤70	C75
	Фиксированный углерод, %			≥99.70	≥99.95	≥99.70
	Влажность, %			≤0.2	≤0.2	≤0.2
	pH			8±1	5.5 ±1	5.5±1
	Уплотненная плотность, г/см³			≥1.30	≥1.00	≥1.00
	Плотность компактования порошка, г/см³			≥1.60	≥1.20	1.30 〜1.45
	Фактическая плотность, г/см³			2.24±0.03	2.23±0.03	2.23±0.03
	Специфическая поверхность, м²/г			0.8±0.5	4.0 ±0.5	4.0±0.5
	Межслойное расстояние d002, нм			0.3357 ±0.000 3	0.335 8±0.000 3	0.336 0±0.000 3

Технический показатель		Код продукта
Технический показатель		AG-CMB- I -24-355	AG-NAG- II -20-340	AG-PAG-III-18-300
Электрохимическое свойство	Первая кулоновская эффективность %	≥95.0	≥93.0	≥90.0
Электрохимическое свойство	Емкость первого разряда (мАч) / г	≥355.0	≥340.0	≥320.0
Содержание следовых металлических элементов Магнитные материалы Содержание следовых металлических элементов	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
Магнитные материалы	Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm	<0.1	<0.1	0.5 〜1.5
Содержание серы	S, ppm	≤20	≤20	≤20
Электрохимическое свойство	Кадмий и его соединения, ППМ	≤5	≤5	≤5
	Свинец и его соединения, PPM	≤5	≤5	≤5
	Ртуть и ее соединения, PPM	≤5	≤5	≤5
	Шестивалентный хром и его соединения, PPM	≤5	≤5	≤5
	Поли brominated бифенил, PPM	≤5	≤5	≤5
	Поли brominated бифенил альдегид, PPM	≤5	≤5	≤5

Анионные	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
Органические вещества	Ацетон, PPM	≤1	≤1	≤1
	Изопропанол, PPM	≤1	≤1	≤1
	Толуол, PPM	≤1	≤1	≤1
	Этилбензол, PPM	≤1	≤1	≤1
	Ксилол, PPM	≤1	≤1	≤1
	Бензол, PPM	≤1	≤1	≤1
	Этанол, PPM	≤1	≤1	≤1

Таблица 5 Технические показатели катодных материалов для типичных композитных литий-ионных батарей из графита
Технический показатель			Код продукта
Технический показатель			CG- I -17-355	CG-II-18-345	CG-III-20-330
Театральная производительность	Распределение размера	D10, мкм	9.0±2.0	8.0±2.0	9.0±2.0
		D50, мкм	17.0±2.0	18.0±2.0	20.0±2.0
		D90, мкм	35.0±3.0	35.0 ±3.0	38.0 ±3.0
		D max, мкм	≤70	≤70	≤60
	Фиксированный углерод, %		≥99.70	$99.95	≥99.70
	Влажность, %		≤0.2	≤0.2	≤0.2
	pH		8±1	8±1	5.5±1
	Уплотненная плотность, г/см³		≥1.10	≥1.00	≥1.00
	Плотность компактования порошка, г/см³		≥1.60	≥1.50	1.30 〜1.40
	Фактическая плотность, г/см³		2.24±0.02	2.23±0.03	2.23±0.03
	Специфическая поверхность, м²/г		≤2.0	3.0±0.5	3.5±0.5
	Межслойное расстояние d002, нм		0.3357 ±0.000 3	0.335 8±0.000 3	0.336 0 ±0.000 3
Электрохимическое свойство	Первая кулоновская эффективность %		≥94.0	≥92.0	291.0
Электрохимическое свойство	Емкость первого разряда (мАч) / г		≥355.0	≥345.0	≥330.0


Содержание следовых металлических элементов Магнитные материалы Содержание следовых металлических элементов	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
Магнитные материалы	Fe+Cr+Ni+Zn+Co, ppm	<0.1	<0.1	0.1 ~0.5
Содержание серы	S, ppm	≤20	≤20	≤20
Электрохимическое свойство	Кадмий и его соединения, ППМ	≤5	≤5	≤5
	Свинец и его соединения, PPM	≤5	≤5	≤5
	Ртуть и ее соединения, PPM	≤5	≤5	≤5
	Шестивалентный хром и его соединения, PPM	≤5	≤5	≤5
	Поли brominated бифенил, PPM	≤5	≤5	≤5
	Поли brominated бифенил альдегид, PPM	≤5	≤5	≤5

Технический показатель		Код продукта
Технический показатель		CG- I -17-355	CG II -18-345	CG-III-20-330
Анионные	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
Органические вещества	Ацетон, PPM	≤1	≤1	≤1
	Изопропанол, PPM	≤1	≤1	≤1
	Толуол, PPM	≤1	≤1	≤1
	Этилбензол, PPM	≤1	≤1	≤1
	Ксилол, PPM	≤1	≤1	≤1
	Бензол, PPM	≤1	≤1	≤1
	Этанол, PPM	≤1	≤1	≤1

С момента разработки углеродных материалов для литий-ионных батарей графитные материалы были основным материалом анода благодаря своей особой микроструктуре, зрелым процессам производства и модификации, а также большим запасам сырья, и будут оставаться таковыми в течение длительного времени. Запуск нового национального стандарта сыграл направляющую роль в фактическом производстве и применении графитных анодных материалов, что способствует их развитию.