Doğal Grafit ve Yapay Grafit Tanıma Yöntemi

2025-03-26

Doğal grafit anot materyali, doğal pul kristal grafitten yapılmaktadır ve öğütme, yuvarlama, sınıflandırma, saflaştırma ve yüzey işlemlerinden geçirilir. Yüksek kristal yapısı doğal olarak oluşmaktadır. Yapay grafit anot materyali ise, petrol koku, iğne koku, asfalt artığı gibi grafitleştirmesi kolay karbonlardan yüksek sıcaklıkta kalsinasyon yapılması ile elde edilir; ardından ezilme, sınıflandırma, yüksek sıcaklık grafitleşme sistemi uygulanır ve yüksek kristalin yapısı yüksek sıcaklık grafitleşmesi ile oluşur. Hammadde ve hazırlama teknolojisindeki temel farklılık nedeniyle, ikisinin mikro yapısı, kristal yapısı, elektrokimyasal performansı ve işleme performansı belirgin şekilde farklıdır.

Mikro yapı açısından doğal grafit tabakalıdır. Doğal grafitin SEM profili lamel yapısını korur ve lamel yapıları arasında birçok boşluk vardır. Yüksek sıcaklık grafitleşme sürecinde, kristal yapı ABAB yapısına göre yeniden düzenlenir ve polimerizasyon kontraksiyonu gerçekleşir; iç yoğunluğu boşluksuzdur.

X-ışını kırınımı

Kristal yapısı açısından doğal grafit anot malzemesinin yüksek kristalinliği vardır. XRD deseninde, (002) kristal düzlemi kırınım tepe açısı daha yüksektir, lamel yapısı tamamdır, katman aralığı küçüktür ve yönlendirme (I002/I110) belirgindir. 43-45 dereceye karşılık gelen (101) kristal düzlemi kırınım tepe pozisyonu ile 46-47 dereceye karşılık gelen (012) kristal düzlemi kırınım tepe pozisyonundan, doğal grafitin belirgin bir 2H fazı ve 3R fazı olduğu, yapay grafitin ise yalnızca 2H fazına sahip olduğu görülebilir. Altıgen grafit (2H) ve rombohedral grafit (3R) XRD desenleri aşağıda verilmiştir:

Raman spektroskopisi

Doğal grafit ve grafitizasyon işlemi görmemiş yapay grafit için, SEM profilinin yanı sıra, XRD kristal yapısı diyagramı ve parametreleri ile ayırt etmeye ek olarak, Raman spektroskopisi testinde bozulma oranı ID/IG de bu iki tür grafiti ayırt etmek için etkili bir yöntemdir. Doğal küresel grafitin bozulma oranı ID/IG genellikle 0.4~0.85'tir, grafitizasyon işlemi görmemiş yüzeye kaplanmış doğal grafitin bozulma oranı ID/IG genellikle 0.9~1.6'dır ve grafitizasyon işlemi görmemiş yeni modifiye edilmiş doğal grafitin bozulma oranı ID/IG genellikle 0.2~0.6'dır. Yapay grafitin bozulma oranı ID/IG genellikle 0.04~0.34'tür. Genel olarak, yüksek sıcaklık grafitizasyonu görmemiş doğal grafit anot malzemesinin bozulma oranı ID/IG, yapay grafit anot malzemesinden büyüktür. Yüzeye kaplanmış grafitlenmiş doğal grafitin bozulma oranı ID/IG genellikle 0.17~0.36'dır ve yapay grafit için bu oran genellikle 0.04~0.34'tür. Grafitlenmiş doğal grafit ile yapay grafitin bozulma oranları kesişmektedir ve Raman testi etkili bir yöntem değildir.

sonuç değerlendirmesi

1. Yüksek sıcaklık (2400-3300) grafitizasyon işlemi görmemiş doğal grafit anot malzemeleri ile yapay grafit anot malzemelerinin karşılaştırılması

(1) SEM kesiti: Yüksek sıcaklık grafitizasyonu görmemiş doğal grafit anot malzemesinin SEM kesitinde, pul yapıları arasında boşluklar vardır; yapay grafit anot malzemesinin SEM kesiti yoğundur ve dırıdır.

(2) XRD: Yüksek sıcaklık grafitizasyon işlemi görmemiş doğal grafit anot malzemesinin XRD deseninde belirgin bir 2H fazı ve 3R fazı vardır; yapay grafit anot malzemesinin XRD deseninde yalnızca 2H fazı bulunmaktadır.

(3) ID/IG: Yüksek sıcaklık grafitizasyonu görmemiş yüzeye kaplanmış doğal grafit anot malzemesinin bozulma oranı ID/IG genellikle 0.9~1.6'dır ve yapay grafitin bozulma oranı genellikle 0.04~0.34'tür.

2. Yüksek sıcaklıkta (2400-3300) grafitlenmiş doğal grafit negatif malzemesi ve yapay grafit negatif malzemesinin karşılaştırması

(1) SEM kesiti: Yüksek sıcaklık grafitizasyon işlemi görmüş saf doğal grafit anot malzemesinin SEM kesitinde, pul yapıları arasında boşluklar vardır; saf yapay grafit anot malzemesinin SEM kesiti yoğundur ve boşluk yoktur, ayrıca yüksek sıcaklık grafitizasyonuna tabi tutulmuştur. Kompozit grafit anot malzemesinin SEM kesit görünümü, doğal grafit pul yapıları ile yapay grafitin yoğun ve dır yapısı arasında boşlukların var olduğunu göstermektedir.