天然石墨与人造石墨负极材料辨别法剖析

天然石墨与人造石墨负极材料辨别法剖析
天然石墨与人造石墨负极材料辨别法剖析

天然石墨与人造石墨负极材料辨别方法剖析

锂离子电池发展20年来,理论与学术界均未对锂离子电池用碳(石墨类)负极材料:天然石墨和人造石墨负极材料的辨别方法进行深入剖析,并明确科学的辨别与判定方法,因此行业出现了天然石墨和人造石墨负极材料边界不清,鱼龙混杂的现象,给材料的合理、有效使用造成了极大影响。

天然石墨负极材料系采用天然鳞片晶质石墨,经过粉碎、球化、分级、纯化、表面等工序处理制得,其高结晶度是天然形成的。而人造石墨负极材料是将易石墨化碳如石油焦、针状焦、沥青焦等在一定温度下煅烧,再经粉碎、分级、高温石墨化制得,其高结晶度是通过高温石墨化形成的。正是由于两者在原料和制备工艺上存在本质的差别,使其在微观形貌、晶体结构、电化学性能、加工性能上存在明显差异。为了统一标准、科学辨别、正确判定天然与人造石墨负极材料,现将经过多年探索、反复验证、切实可行的科学辨别方法公之于众:

1、天然石墨与人造石墨负极材料微观形貌差异——SEM剖面分析法

天然石墨负极材料SEM剖面图人造石墨负极材料SEM剖面图

在微观结构上,天然石墨是层状结构,其SEM剖面图中保留了鳞片石墨的层状结构,片状结构间有大量空隙存在;而人造石墨负极材料为焦类、中间相类在高温石墨化过程中,晶体结构按ABAB结构重新排列,并聚合收缩,其内部致密、无缝隙。

2、天然石墨与人造石墨负极材料晶体结构差异——X射线衍射法

从晶体结构看,天然石墨负极材料结晶度高,在XRD图谱上其(002)晶面衍射峰角度更高,层状结构完整、层间距小、取向性(I002/I110)明显,从43-45度对应的(101)晶面衍射峰位置及46-47度的对应的(012) 晶面衍射峰位置,可以看出天然石墨存在明显的2H相和3R相,而人造石墨只存在2H相。六方石墨(2H)和菱方石墨(3R)的XRD谱图如下:

3、天然石墨与人造石墨负极材料无序度(ID/IG)差异——拉曼光谱分析法

对于未经石墨化处理的天然石墨与人造石墨,除了根据SEM剖面图、XRD晶体结构图及其参数进行区别外,拉曼光谱测试的无序度ID/IG也是区别这两类石墨的有效方法。天然球形石墨的无序度ID/IG一般为0.4~0.85,未经石墨化处理的表面包覆天然石墨无序度ID/IG一般为0.9~1.6,未经石墨化处理的新型改性天然石墨无序度ID/IG一般为0.2~0.6。人造石墨的无序度ID/IG一般为

0.04~0.34。整体上,未经高温石墨化处理的天然石墨负极材料的无序度ID/IG 比人造石墨负极材料的无序度ID/IG大。经石墨化处理的表面包覆天然石墨无序度ID/IG一般为0.17~0.36,人造石墨的无序度ID/IG一般为0.04~0.34,经石

墨化处理的天然石墨与人造石墨的无序度ID/IG存在交集、拉曼测试不是有效方法。

4、天然石墨与人造石墨负极材料——结果判定

4.1 未经高温(2400-3300℃)石墨化处理的天然石墨负极材料与人造石墨负极材料的对比

(1) SEM剖面图: 未经高温石墨化处理的天然石墨负极材料的SEM剖面图中存在片状结构间的空隙,人造石墨负极材料SEM剖面图致密、无缝隙。

(2) XRD: 未经高温石墨化处理的天然石墨负极材料的XRD图谱中存在明显的2H 相和3R相,人造石墨负极材料XRD图谱只存在2H相。

(3) ID/IG: 未经高温石墨化处理的表面包覆天然石墨负极材料的无序度ID/IG 一般为0.9~1.6,人造石墨的无序度ID/IG一般为0.04~0.34。

4.2 经高温(2400-3300℃)石墨化处理的天然石墨负极材料与人造石墨负

材料的对比(分纯天然与人造,复合型两种进行说明)

(1) SEM剖面图: 经高温石墨化处理的纯天然石墨负极材料的SEM剖面图中存在片状结构间的空隙,纯人造石墨负极材料SEM剖面图结构致密、无缝隙,经高温石墨化处理的复合石墨负极材料的SEM剖面图中天然石墨片状结构间空隙与人造石墨致密无缝隙结构共存。

石墨作为锂离子电池负极材料

石墨作为锂离子电池负极材料 锂离子电池是指以两种不同的能够可逆地嵌入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池正极和负极的二次电池体系。充电时,锂离子从正极脱嵌,通过电解质和隔膜,嵌入到负极中;放电时则相反,锂离子从负极脱嵌,通过电解质和隔膜,嵌入到正极中。 锂离子电池的负极是由负极活性物质、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧,经干燥、滚压而成。 石墨由于具备电子电导率高、锂离子扩散系数大、层状结构在嵌锂前后体积变化小、嵌锂容量高和嵌锂电位低等优点,成为目前主流的商业化锂离子电池负极材料。 石墨的嵌锂机理 石墨导电性好,结晶程度高,具有良好的层状结构,十分适合锂离子的反复嵌入-脱嵌,是目前应用最广泛、技术最成熟的负极材料。锂离子嵌入石墨层间后,形成嵌锂化合LixC6(0≤x≤1),理论容量可达372mAh/g(x=1),反应式为:xLi++6C+xe-→LixC6 锂离子嵌入使石墨层与层之间的堆积方式由ABAB变为AAAA,如下图所示。

●石墨的改性处理 由于石墨层间距(d002≤0.34nm)小于石墨嵌锂化合物LixC6的晶面层间距(0.37nm),致使在充放电过程中,石墨层间距改变,易造成石墨层剥落、粉化,还会发生锂离子与有机溶剂分子共同嵌入石墨层及有机溶剂分解,进而影响电池循环性能。 通过石墨改性,如在石墨表面氧化、包覆聚合物热解炭,形成具有核-壳结构的复合石墨,可以改善石墨的充放电性能,提高比容量。 ●其它负极材料 石墨是目前主流的商业化锂电负极材料,但由于石墨本身结构特性的制约,石墨负极材料的发展也遇到了瓶颈,比如比容量已经到达极限、不能满足大型动力电池所要求的持续大电流放电能力等。因此业界也开始把目光投向非石墨类材料,比如硬碳和其它非碳材料(氧化锡、硅碳合金、钛酸锂等)。 江苏凤谷节能科技有限公司专注于节能环保产品设计研发,主要从事高效燃烧器及控制系统的研发与应用,可提供设计、制造、成套配套、安装调试、人员培训等总承包服务的专业公司;凤谷节能科技在喷嘴的设计研发和产品开发方面拥有丰富的经验。 凤谷节能科技通过并购无锡市大禾机械有限公司进入到化工行业的细分领域,主要产品包括机械消泡器、清釜机、汽水混合器等化工设备及配件。

2017071104-人造石墨和天然石墨的区别及各自介绍

16. 人造石墨和天然石墨的区别 人造石墨循环比天然石墨好,天然石墨容量高,由于循环差的原因对电解液的选择比较重要,天然石墨比较软,但是压实过高其颗粒可能就形变了,并且吸液能力会急剧下降 天然石墨压实密度高,克容量高,一般在350mAh/g以上;加工性能好;但是在同等压实密度条件下,循环性能要稍差,低温性能及倍率性能稍差。 人造石墨循环性能、高低温性能好,但是压实密度低,克容量不高,一般在325~350mAh/g。加工性能稍差。 (中国-南朝鲜-原苏联)我国石墨储量、原料产量及出口量均居世界首位,且晶质鳞片石墨大片率高、杂质少。南朝鲜是世界第二大石墨生产国,大部分为土状石墨。原苏联是第三石墨生产国,主要为晶质石墨。日本是最大的石墨进口国和消费国,美国、德国、英国的消耗量也很大。 天然石墨的价值及其纯度与粒度关系最大。纯度常用含碳量或灰分表示,一般含碳量越高,灰分越少,则价格越高。粒度常用英制(目)或公制(mm)来表示产品的平均粒径。对于正目数来说,粒径越大价格越高;对于负目数来说,粒径越小越值钱。所以石墨产品最后都要用标准筛筛分后才能包装,商品中一般要求正目数的筛上物高于80%,负目数的筛下物高于75%。 1.人造石墨 自然界中纯净的石墨是没有的,其中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO 等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。 石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。 1.人造石墨 2.天然石墨 天然石墨可分为鳞片石墨和微晶石墨两类。 天然石墨的价值及其纯度与粒度关系最大。纯度常用含碳量或灰分表示,一般含碳量越高,灰分越少,则价格越高。 天然石墨的大致成分见表2。 表2 天然石墨的大致成分(%) 《02-锂电资料总结》

锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点

锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点 一、石墨定义: 1、石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。 2、由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物,它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。 二、石墨的特殊性质: 1、导电性:石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。 2、导热性:导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。 3、耐高温性:石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量的损失很小,热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍。 4、润滑性:石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。由于其润滑性,在超细研磨里难度很高,使用叁星飞荣立式砂磨机可以研磨到纳米级别细度。 5、化学稳定性:石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。 6、可塑性:石墨的韧性好,可碾成很薄的薄片。 7、抗热震性:石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。 .

三、石墨的中国产地: 1、我国以鸡西市恒山区密山市柳毛乡为最大的产地。以及省的七台河市、鹤岗市和双鸭山市等。 2、省莱西市为我国石墨重要产地之一。 3、省磐石市也是石墨产地之一。 4、乌拉特中旗高勒图矿区发现全国最大晶质石墨单体矿。 5、省煤田地质局一九四队在洋县发现3条石墨矿带。 四、石墨世界著名产地: 1、纽约Ticonderoga。 2、马达加斯加。 3、斯里兰卡(Ceylon)。 五、石墨分类: 1、天然石墨:石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。 2、人造石墨:广义上,一切通过有机炭化再经过石墨化高温处理得到的石墨材料均可称为人造石墨,如炭纤维、热解炭、泡沫石墨等。而狭义上的人造石墨通常指以杂质含量较低的炭质原料为骨料、煤沥青等为粘结剂,经过配料、混捏、成型、炭化和石墨化等工序制得的块状固体材料,如石墨电极、等静压石墨等。 人造石墨就成型方式通常可分为:振动成型,挤压成型,模压成型,等静压成型。 3、块状石墨:块状石墨又叫致密结晶状石墨。此类石墨结晶明显晶体肉眼可见。颗粒直 .

天然与人造石墨的区别

目前锂离子电池负极材料以石墨为主(包括天然石墨和人造石墨},这两种的优劣: 天然石墨一般都似石墨片岩、石墨片麻岩、含石墨的片岩及变质页岩等矿石出现。天然石墨依其结晶形态可分成晶质石墨和隐晶质石墨。 制造人造石墨的主要原料是粉状的优质煅烧石油焦,在其中加沥青作为粘结剂,再加入少量其他辅料。各种原材料配合好以后,将其压制成形,然后在2500~3000℃、非氧化性气氛中处理,使之石墨化。经高温处理后,灰分、硫、气体含量都大幅度减少由于人造石墨制品的价格昂贵,铸造厂常用的人造石墨增碳剂大都是制造石墨电极时的切屑、废旧电极和石墨块等循环利用的材料,以降低生产成本。 晶质石墨的晶体直径大于1μm,按其结晶形态,它还可分为致密块状石墨和鳞片状石墨。致密块状石墨矿床很少。鳞片石墨是国内外工业利用的主要石墨类型,外观呈黑色或银灰色,具有明显定向晶体结构,鳞片石墨原矿品位一般为3~13.5%,个别富矿可达20%。 隐晶质石墨晶体直径小于1μm,形状呈不定形花瓣状或叠层片状,分为分散性土状石墨(粉)和致密块体土状石墨。前者矿石品位低,一般只含2~3%;后者矿体呈层状或透镜状,夹在变质岩中,品位达60~80%,最高可达95%,但可选性差,一般经挑选后粉碎即为成品,使用价值不如鳞片石墨。 天然石墨经过选矿后成为中碳石墨(含80~93%碳),但在许多应用中需要提纯为含碳在91~99%的高碳石墨。由于天然鳞片石墨中的杂质主要为石英、长石、高岭土、云母、黄铁矿、方解石以及其他氧化物,所以常用化学方法提纯。 天然石墨的价值及其纯度与粒度关系最大。纯度常用含碳量或灰分表示,一般含碳量越高,灰分越少,则价格越高。粒度常用英制(目)或公制(mm)来表示产品的平均粒径。对于正目数来说,粒径越大价格越高;对于负目数来说,粒径越小越值钱。所以石墨产品最后都要用标准筛筛分后才能包装,商品中一般要求正目数的筛上物高于80%,负目数的筛下物高于75%。在一些特殊用途中,对石墨结晶构造、灰分中微量元素含量、杂质粒径等有严格要求,如含硫、氯和铁量。硫和氯在使用中对接触金属有强腐蚀性,铁影响石墨制品的高温抗氧化性。在核石墨中还对中子吸收截面大的杂质元素要求降到最少,如硼。 世界石墨资源非常丰富,目前已探明总储量为16600万吨,其中晶质石墨占61%。石墨矿主要分布在亚洲、欧洲、非洲和美洲。中国石墨总储量为13600万吨,其中晶质鳞片石墨为12000万吨。最近我国又发现了几个石墨矿,有石墨矿的省份占1/3以上,资源丰富的省有山东、黑龙江、内蒙古和湖南等。我国石墨储量、原料产量及出口量均居世界首位,且晶质鳞片石墨大片率高、杂质少。南朝鲜是世界第二大石墨生产国,大部分为土状石墨。原苏联是第三石墨生产国,主要为晶质石墨。日本是最大的石墨进口国和消费国,美国、德国、英国的消耗量也很大。 人造石墨循环比天然石墨好,天然石墨容量高,由于循环差的原因对电解液的选择比较重要,天然石墨比较软,但是压实过高其颗粒可能就形变了,并且吸液能力会急剧下降

人造石墨和天然石墨的区别-增碳剂

人造石墨和天然石墨的区别? 人造石墨和天然石墨的区别?本文首发https://www.360docs.net/doc/822749609.html, 增碳剂可以用作铸铁增碳剂的材料很多,常用的有人造石墨、煅烧石油焦、天然石墨、焦炭、无烟煤以及用这类材料配成的混合料。 增碳剂 可以用作铸铁增碳剂的材料很多,常用的有人造石墨、煅烧石油焦、天然石墨、焦炭、无烟煤以及用这类材料配成的混合料。 1.人造石墨 上述各种增碳剂中,品质最好的是人造石墨。 制造人造石墨的主要原料是粉状的优质煅烧石油焦,在其中加沥青作为粘结剂,再加入少量其他辅料。各种原材料配合好以后,将其压制成形,然后在2500~3000℃、非氧化性气氛中处理,使之石墨化。经高温处理后,灰分、硫、气体含量都大幅度减少。 由于人造石墨制品的价格昂贵,铸造厂常用的人造石墨增碳剂大都是制造石墨电极时的切屑、废旧电极和石墨块等循环利用的材料,以降低生产成本。 熔炼球墨铸铁时,为使铸铁的冶金质量上乘,增碳剂宜首选人造石墨,为此,最好向附近用电弧炉炼钢的企业或电解铝生产企业购买废电极,自行破碎到要求的粒度。 2.石油焦 石油焦是目前广泛应用的增碳剂。 石油焦是精炼原油得到的副产品,原油经常压蒸馏或减压蒸馏得到的渣油及石油沥青,都可以作为制造石油焦的原料,再经焦化后就得到生石油焦。生石油焦的产量大约不到所用原油量的5%。美国生石油焦的年产量约3000万t。生石油焦中的杂质含量高,不能直接用作增碳剂,必须先经过煅烧处理。 生石油焦有海绵状、针状、粒状和流态等品种。 海绵状石油焦是用延迟焦化法制得的,由于其中硫和金属含量较高,通常用作锻烧时的燃料,也可作为煅烧石油焦的的原料。经锻烧的海绵焦,主要用于制铝业和用作增碳剂。 针状石油焦,是用芳香烃的含量高、杂质含量低的原料,由延迟焦化法制得的。这种焦炭具有易于破裂的针状结构,有时称之为石墨焦,煅烧后主要用于制造石墨电极。 粒状石油焦呈硬质颗粒状,是用硫和沥青烯含量高的原料,用延迟焦化法制得的,主要用作燃料。 流态石油焦,是在流态床内用连续焦化法制得的,呈细小颗粒状,结构无方向性,硫含量高、挥发分低。

石墨负极材料

1.负极材料企业 杉杉、BTR、长沙海容(摩根)、汕头诚翔、湖南辉宇、青岛大华、远东、弘光、红顶、金卡本、瑞富特、华容、斯诺、湖南星光、余姚宏远、北京创亚、佛山三高、大阪石墨、长沙星城、金润、江苏镇江华邦能源材料有限公司 目前在国内,负极材料领先企业主要包括深圳贝特瑞、上海杉杉和长沙海容。 而在全球范围内,负极材料的市场份额主要集中在日本日立、日本精工碳素、JFE日本钢铁、三菱、中国贝特瑞、杉杉股份6大厂家2.碳负极材料分类 锂电池中具实用价值和应用前景的碳主要有三种:(1)高度石墨化的碳;(2)软碳和硬碳;(3)碳纳米材料。 2.1石墨类碳负极材料(动力电池负极普遍用该种材料)

人造石墨(主流产品)是将易石墨化炭(如沥青焦炭)在N2气氛中于1900~2800℃经高温石墨化处理制得。常见人造石墨有中间相碳微球(MCMB)、石墨化碳纤维。MCMB的优点是可逆容量高、可大倍率充放电,应用方向为动力电池和倍率电池。缺点:价格略高、容量略低,在高容量和超高容量型产品中处于劣势(经常进行掺杂等改性手段制成高端产品)。 天然石墨一般都以天然石墨矿石出现。在锂电应用中需要提纯为含碳在91~99%的高碳石墨,多以常用化学方法提纯。天然石墨由于表面有较高的活性点,比表面高,不能直接用作负极材料,需要做表面改性处理。优点:嵌锂电化学容量高;放电电压平台平稳;来源广泛,加工工艺成熟,制造成本低;加工性能优秀。缺点:与电解液相容性差,电解液分解,SEI膜不稳定;溶剂共嵌入,石墨层剥离,循环稳定性差,衰减快,电池鼓胀;辊压造成各粒子晶体c轴平行且垂直板面,空隙小,大倍率充放电效率低。 3.碳负极材工艺流程

锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点

锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点

锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点 一、石墨定义: 1、石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。 2、由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物,它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。 二、石墨的特殊性质: 1、导电性:石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。 2、导热性:导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。 3、耐高温性:石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量的损失很小,热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍。 4、润滑性:石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。由于其润滑性,在超细研磨里难度很高,使用叁星飞荣立式砂磨机可以研磨到纳米级别细度。 5、化学稳定性:石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。 6、可塑性:石墨的韧性好,可碾成很薄的薄片。

7、抗热震性:石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。 三、石墨的中国产地: 1、我国以黑龙江鸡西市恒山区密山市柳毛乡为最大的产地。以及黑龙江省的七台河市、鹤岗市和双鸭山市等。 2、山东省莱西市为我国石墨重要产地之一。 3、吉林省磐石市也是石墨产地之一。 4、内蒙古乌拉特中旗高勒图矿区发现全国最大晶质石墨单体矿。 5、陕西省煤田地质局一九四队在陕西洋县发现3条石墨矿带。 四、石墨世界著名产地: 1、纽约Ticonderoga。 2、马达加斯加。 3、斯里兰卡(Ceylon)。 五、石墨分类: 1、天然石墨:石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。

全面解读锂离子电池石墨负极材料

全面解读锂离子电池石墨负极材料 锂离子电池,又称为摇椅电池,他的主要组成部分是正极、负极、隔膜及电解液。当前锂离子动力电池正极一般采用尖晶石型LiMn2O4或镍基层状氧化物,负极以石墨为主,电解液为含LiPF6 的碳酸酯(EC,EMC)有机溶液。LiMn2O4是一种被认为最安全的材料,也是最廉价的正极材料,已经被多种型号的动力电池采用。Li(NiCo)O2 容量高,但安全性能较差,需通过掺杂改性并限制其使用电压等手段来改善其安全性能;从整车安全和电池成本考虑,磷酸铁锂LiFePO4 安全性好、寿命长是最适合在汽车动力电池上应用的锂离子电池正极材料。 锂离子电池能量密度在很大程度上取决于负极材料,从锂离子电池实现商业化到现在,所用的负极材料最成熟,应用最广的是碳材料,其中最主要的依然是石墨。石墨具有六元环碳网层状结构,碳碳之间是SP2 杂化的,层层之间是分子作用力连接。石墨中存在两种不同的晶体结构:六面体石墨(2H)和菱面体石墨(3R)。2H相具有ABABA特征堆积,3R 相的堆积结构则是ABCABC。两种相可以相互转变,2H相是热力学稳定,在石墨中较多,约占总体的五分之四在锂离子电池负极材料中,天然石墨和人造石墨一直是使用最大的负极材料,但是人造石墨由于在生产过程中需要高温处理,使其生产成本大幅提高并对环境产生不利影响,相对于人造石墨而言,天然石墨有很多优点,它的成本低、结晶程度高,提纯、粉碎、分级技术成熟,充放电电压平台低,理论比容量高等,这些为其在锂离子电池行业的应用奠定了良好的基础。 天然石墨分无定形石墨(土状石墨或微晶石墨)和鳞片石墨两种。理论容量为372 mAh/g。无定形石墨纯度低,石墨晶面间距(d002)为0.336 nm。主要为2H晶面排序结构,即石墨层按ABAB顺序排,单个微晶之间的取向呈现各项异性,但经过加工,微晶颗粒相互之间有一定的交互作用,形成块状或颗粒状的粒子时具有各向同性性质。且形成的块状颗粒容易粉碎成形状较好的颗粒。 在锂离子嵌入脱嵌过程中体积变化小,结构相对稳定,但是可逆比容量仅260 mAh/g,不可逆比容量在100 mAh/g 以上。鳞片石墨的结晶度高,片层结构单元化大,具有明显的

石墨负极材料项目可行性报告

石墨负极材料项目可行性报告 规划设计/投资分析/产业运营

石墨负极材料项目可行性报告 负极是锂电池的主要组成部分,它是由负极活性物质、粘合剂和添加 剂混合制成糊状均匀涂抹在铜箔两侧,经干燥、滚压而成。我们所谈的负 极材料主要指的是负极活性物质。负极可分为碳材料和非碳材料两大类, 碳材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球和硬碳软碳等,非碳材料 包括硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。 该石墨负极材料项目计划总投资15248.38万元,其中:固定资产投资12738.50万元,占项目总投资的83.54%;流动资金2509.88万元,占项目 总投资的16.46%。 达产年营业收入19120.00万元,总成本费用15233.02万元,税金及 附加273.93万元,利润总额3886.98万元,利税总额4697.05万元,税后 净利润2915.24万元,达产年纳税总额1781.82万元;达产年投资利润率25.49%,投资利税率30.80%,投资回报率19.12%,全部投资回收期6.73年,提供就业职位413个。 坚持“实事求是”原则。项目承办单位的管理决策层要以求实、科学 的态度,严格按国家《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)的要求,在全面完成调查研究基础上,进行细致的论证和比较,做到技术先进、可

靠、经济合理,为投资决策提供可靠的依据,同时,以客观公正立场、科学严谨的态度对项目的经济效益做出科学的评价。 ......

石墨负极材料项目可行性报告目录 第一章申报单位及项目概况 一、项目申报单位概况 二、项目概况 第二章发展规划、产业政策和行业准入分析 一、发展规划分析 二、产业政策分析 三、行业准入分析 第三章资源开发及综合利用分析 一、资源开发方案。 二、资源利用方案 三、资源节约措施 第四章节能方案分析 一、用能标准和节能规范。 二、能耗状况和能耗指标分析 三、节能措施和节能效果分析 第五章建设用地、征地拆迁及移民安置分析 一、项目选址及用地方案

经典-天然石墨与人造石墨的区别

天然石墨与人造石墨负极材料辨别方法剖析 锂离子电池发展20年来,理论与学术界均未对锂离子电池用碳(石墨类)负极材料:天然石墨和人造石墨负极材料的辨别方法进行深入剖析,并明确科学的辨别与判定方法,因此行业出现了天然石墨和人造石墨负极材料边界不清,鱼龙混杂的现象,给材料的合理、有效使用造成了极大影响。 天然石墨负极材料系采用天然鳞片晶质石墨,经过粉碎、球化、分级、纯化、表面等工序处理制得,其高结晶度是天然形成的。而人造石墨负极材料是将易石墨化碳如石油焦、针状焦、沥青焦等在一定温度下煅烧,再经粉碎、分级、高温石墨化制得,其高结晶度是通过高温石墨化形成的。正是由于两者在原料和制备工艺上存在本质的差别,使其在微观形貌、晶体结构、电化学性能、加工性能上存在明显差异。为了统一标准、科学辨别、正确判定天然与人造石墨负极材料,现将经过多年探索、反复验证、切实可行的科学辨别方法公之于众: 1、天然石墨与人造石墨负极材料微观形貌差异——SEM剖面分析法 天然石墨负极材料SEM剖面图人造石墨负极材料SEM剖面图 在微观结构上,天然石墨是层状结构,其SEM剖面图中保留了鳞片石墨的层状结构,片状结构间有大量空隙存在;而人造石墨负极材料为焦类、中间相类在高温石墨化过程中,晶体结构按ABAB结构重新排列,并聚合收缩,其内部致密、无缝隙。 2、天然石墨与人造石墨负极材料晶体结构差异——X射线衍射法

从晶体结构看,天然石墨负极材料结晶度高,在XRD图谱上其(002)晶面衍射峰角度更高,层状结构完整、层间距小、取向性(I002/I110)明显,从43-45度对应的(101)晶面衍射峰位置及46-47度的对应的(012) 晶面衍射峰位置,可以看出天然石墨存在明显的2H相和3R相,而人造石墨只存在2H相。六方石墨(2H)和菱方石墨(3R)的XRD谱图如下: 3、天然石墨与人造石墨负极材料无序度(ID/IG)差异——拉曼光谱分析法 对于未经石墨化处理的天然石墨与人造石墨,除了根据SEM剖面图、XRD晶体结构图及其参数进行区别外,拉曼光谱测试的无序度ID/IG也是区别这两类石墨的有效方法。天然球形石墨的无序度ID/IG一般为0.4~0.85,未经石墨化处理的表面包覆天然石墨无序度ID/IG一般为0.9~1.6,未经石墨化处理的新型改性天然石墨无序度ID/IG一般为0.2~0.6。人造石墨的无序度ID/IG一般为 0.04~0.34。整体上,未经高温石墨化处理的天然石墨负极材料的无序度ID/IG 比人造石墨负极材料的无序度ID/IG大。经石墨化处理的表面包覆天然石墨无序度ID/IG一般为0.17~0.36,人造石墨的无序度ID/IG一般为0.04~0.34,经石

【高工原创】石墨之间的较量:人造石墨大规模应用是必然趋势

【高工原创】石墨之间的较量:人造石墨大规模应用是必然 趋势 【高工锂电记者万萍萍】俗话说“三十年河东,三十年河西”,锂电池负极材料用石墨中,天然石墨与人造石墨的市场应用对比情况正是如此。早几年前,市场上天然石墨还处于主流地位。而如今,人造石墨却明显占据了上风。 “近年来人造石墨发展速度很快,未来其整体市场前景将高于天然石墨。”近日,江西正拓新能源科技有限公司CTO杨剑锋告诉《高工锂电》记者。 根据高工锂电产业研究所(GBII)调研统计,2013年中国人造石墨市场规模从2012年的10.61亿元上升至12.84亿元,同比增长21%。而2013年中国天然石墨市场规模从2012年的7.26亿元上升至8.39亿元,只同比增长了15.6%。由此可见,无论是市场规模总量还是增速,天然石墨均不敌人造石墨。 不仅如此,多位业内人士还告诉记者,动力和储能是锂电池未来应用前景十分广阔的领域。较之天然石墨,人造石墨的综合性能好、优势突出,会在动力电池和储能电池上得

到更为广泛的运用。 在这样的行业背景下,目前中国的负极材料企业多数以生产人造石墨为主。有些原本以生产天然石墨为主的企业也慢慢将研发重心转到了人造石墨上。“毕竟市场行情决定一切,谁都不能逆势而为。”一位负极材料企业产品总监对记者如是说。 如此看来,一些以销售天然石墨为支撑的负极材料企业,尤其是像贝特瑞这样的巨头企业(天然石墨占其业务比例极大),未来将面临着严峻的市场挑战。若贝特瑞仍以负极材料巨头自居,洋洋得意而忽视背后暗藏的巨大风险,其巨头地位恐将难保。 人造石墨大规模应用是必然趋势 人造石墨在市场上的表现之所以优于天然石墨,其性能上的优点起了决定作用。人造石墨的循环性能、安全性能、大倍率充放电效率、与电解液的相容性等均优于天然石墨。 另外,由整体单颗粒组成的天然石墨负极材料具有很高的各向异性特征,锂离子进出有一定的方向选择性,而由多

慎防石墨变为下一个稀土

慎防石墨成为下一个稀土产业 字号:大中小时间:2014-03-17 09:28:07 来源:科技日报 天然石墨是战略性矿产资源 1.石墨及制品已成为高技术产业的基础性材料 天然石墨与稀土一样,有“工业味精”的称号,石墨新材料已成为新兴产业的重要组成部分,产业关联性极强,膨胀石墨、各向同性石墨、氟化石墨、锂离子电池石墨负极材料、金属—石墨复合材料等已广泛应用于节能环保、新能源、新一代信息技术、新能源汽车、高端装备制造、新材料产业等新兴产业。2010年,欧盟委员会将石墨列为14种“对欧盟生死攸关的原料”之一。2013年,石墨烯和人脑工程入选欧盟“未来新兴旗舰技术项目”,各获得10亿欧元的专项研发计划资助。 2.天然石墨是我国寡占型矿产资源 石墨原料分为天然鳞片状石墨(晶质石墨)、天然土状石墨(隐晶质石墨)、人造石墨(原料主要为石油焦和沥青焦)3种。根据美国地质勘探局资料,世界天然石墨储量为7100万吨,中国储量为5500万吨,占世界的77%,其中晶质石墨资源储量占全世界的2/3,隐晶质石墨资源占全世界的1/10。 虽然在很多领域,人造石墨和天然石墨差别不大。但天然石墨由于其优良的特性,有一定的不可替代性。例如,隐晶质石墨由于其本身的物理性质,是做各向同性石墨的最佳原料;在膨胀石墨方面,人造石墨无法取代晶质石墨;在阻燃方面,天然石墨制品不但物理性能稳定,还不会像磷系、氯系、溴系等其他阻燃剂产生有害物质。 3.天然石墨的战略价值随技术进步不断提升 例如金属—石墨复合材料不仅具有金属基体的性能,还能充分发挥石墨,特别是高纯石墨自润滑性好、化学稳定性高、减震性好、导热导电、线膨胀系数小等特点,在航空航天、冶金、机械等领域有广泛用途。最新开发的石墨烯未来应用空间更为巨大,石墨烯可替代硅材料应用在芯片领域,将芯片速度提高到THZ级别。据有关机构测算,全球每年半导体晶硅的需求量在2500吨左右,石墨烯如果替代1/10的晶硅制成高端集成电路,市场容量至少在5000亿元以上。石墨烯制成的超级电容器,充电时间只需1毫秒。2010年全球超级电容市场规模在50亿美元,并保持20%的增长率。 我国石墨产业正在重蹈稀土的覆辙 1.通过低价值应用和出口获取短期利益 总体来看,我国基于高纯石墨深加工及高端材料制备技术仍较为落后,石墨产品多数是中、低档原料产品。我国石墨或石墨制品现在的主要消费领域为,耐火材料占总消费量的26%、铸造15%、润滑剂14%、制动衬片13%、铅笔7%、其他(碳刷、电池、膨胀石墨等)25%。 在后端应用难以打开的情况下,石墨与稀土一样,作为矿产资源低价出口供应全球。我国在1954年就开始向欧洲出口铸造用鳞片石墨,1980年后含碳耐火材料由于钢铁工业大量使用使石墨

锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点

锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点 一、石墨定义: 1、石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。 2、由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物,它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。 二、石墨的特殊性质: 1、导电性:石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。 2、导热性:导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。 3、耐高温性:石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量的损失很小,热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍。 4、润滑性:石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。由于其润滑性,在超细研磨里难度很高,使用叁星飞荣立式砂磨机可以研磨到纳米级别细度。

5、化学稳定性:石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。 6、可塑性:石墨的韧性好,可碾成很薄的薄片。 7、抗热震性:石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。 三、石墨的中国产地: 1、我国以黑龙江鸡西市恒山区密山市柳毛乡为最大的产地。以及黑龙江省的七台河市、鹤岗市和双鸭山市等。 2、山东省莱西市为我国石墨重要产地之一。 3、吉林省磐石市也是石墨产地之一。 4、内蒙古乌拉特中旗高勒图矿区发现全国最大晶质石墨单体矿。 5、陕西省煤田地质局一九四队在陕西洋县发现3条石墨矿带。 四、石墨世界着名产地: 1、纽约Ticonderoga。 2、马达加斯加。 3、斯里兰卡(Ceylon)。 五、石墨分类: 1、天然石墨:石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。 2、人造石墨:广义上,一切通过有机炭化再经过石墨化高温处理得到的石墨材料均可称为人造石墨,如炭纤维、热解炭、泡沫石墨等。而狭义上的人造石墨通常指以杂质含量较低的炭质原料为骨料、煤沥青等为粘

锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点

锂离子电池石墨负极材料得优点与缺点 一、石墨定义: 1、石墨就是元素碳得一种同素异形体,每个碳原子得周边连结着另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式得多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。 2、由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。石墨就是其中一种最软得矿物,它得用途包括制造铅笔芯与润滑剂。 二、石墨得特殊性质: 1、导电性:石墨得导电性比一般非金属矿高一百倍。石墨能够导电就是因为石墨中每个碳原子与其她碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。 2、导热性:导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高得温度下,石墨成绝热体。 3、耐高温性:石墨得熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量得损失很小,热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍。 4、润滑性:石墨得润滑性能取决于石墨鳞片得大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。由于其润滑性,在超细研磨里难度很高,使用叁星飞荣立式砂磨机可以研磨到纳米级别细度。 5、化学稳定性:石墨在常温下有良好得化学稳定性,能耐酸、耐碱与耐有机溶剂得腐蚀。 6、可塑性:石墨得韧性好,可碾成很薄得薄片。 7、抗热震性:石墨在常温下使用时能经受住温度得剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨得体积变化不大,不会产生裂纹。

三、石墨得中国产地: 1、我国以黑龙江鸡西市恒山区密山市柳毛乡为最大得产地。以及黑龙江省得七台河市、鹤岗市与双鸭山市等。 2、山东省莱西市为我国石墨重要产地之一。 3、吉林省磐石市也就是石墨产地之一。 4、内蒙古乌拉特中旗高勒图矿区发现全国最大晶质石墨单体矿。 5、陕西省煤田地质局一九四队在陕西洋县发现3条石墨矿带。 四、石墨世界著名产地: 1、纽约Ticonderoga。 2、马达加斯加。 3、斯里兰卡(Ceylon)。 五、石墨分类: 1、天然石墨:石墨得工艺特性主要决定于它得结晶形态。结晶形态不同得石墨矿物,具有不同得工业价值与用途。 2、人造石墨:广义上,一切通过有机炭化再经过石墨化高温处理得到得石墨材料均可称为人造石墨,如炭纤维、热解炭、泡沫石墨等。而狭义上得人造石墨通常指以杂质含量较低得炭质原料为骨料、煤沥青等为粘结剂,经过配料、混捏、成型、炭化与石墨化等工序制得得块状固体材料,如石墨电极、等静压石墨等。 人造石墨就成型方式通常可分为:振动成型,挤压成型,模压成型,等静压成型。 3、块状石墨:块状石墨又叫致密结晶状石墨。此类石墨结晶明显晶体肉眼可见。颗粒直

锂离子电池用石墨负极材料及其设备制作方法与制作流程

本技术提供了一种锂离子电池用石墨负极材料,该负极材料是以石墨材料为内核,在石墨材料表面包覆有一层由木质素热解碳与石墨烯组成的导电网络膜;该导电网络膜的质量为石墨负极材料质量的0.03~8%。上述负极材料的制备包括以下步骤:(1)将石墨粉、木质素与氧化石墨烯在分散介质中混合均匀;(2)将制得的混合料烘干,然后置于烧结炉中,在惰性气氛或还原混合气氛中,于350~600℃下恒温焙烧3~10小时,再于650~1200℃下恒温焙烧5~20小时,然后冷却至室温。本技术显著地提高了石墨负极材料的导电率,从而提高锂离子电池石墨负极材料的高倍率性能与循环性能,减少其不可逆容量。 权利要求书 1.一种锂离子电池用石墨负极材料,其特征在于,所述石墨负极材料是以石墨材料为内核,在石墨材料表面包覆有一层由木质素热解碳与石墨烯组成的导电网络膜;所述导电网络膜的质量为石墨负极材料质量的0.03~8%。 2.根据权利要求1所述的锂离子电池用石墨负极材料,其特征在于,所述导电网络膜的质量为石墨负极材料质量的0.05~1.5%。 3.一种如权利要求1或2所述的锂离子电池用石墨负极材料的制备方法,其特征在于,包括以

下步骤: (1)将石墨粉、木质素与氧化石墨烯在分散介质中混合均匀,其中分散介质、木质素与氧化石墨烯的质量比为100~500∶0.5~5.5∶0.1~5.0;石墨粉、木质素与氧化石墨烯的质量比为90.0~99.4∶0.5~5.0∶0.1~5.0; (2)将制得的混合料烘干,然后置于烧结炉中,在惰性气氛或还原混合气氛中,以5~30℃/min加热速率升温,于350~600℃下恒温焙烧3~10小时,再以5~30℃/min加热速率升温,于650~1200℃下恒温焙烧5~20小时,然后以3~30℃/min降温速度冷却至室温,得到表面包覆一层木质素热解碳与石墨烯的石墨负极材料。 4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中木质素为木质素磺酸铵、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙与木质素磺酸镁中的一种或几种。 5.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中氧化石墨烯的层数为1~10层。 6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中分散介质为水、甲醇、乙醇、苯、甲苯、丙酮、有机酸与有机酯中的一种或几种,在分散介质中混合时同时进行超声处理或球磨处理。 7.根据权利要求3~6中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中将石墨粉、木质素与氧化石墨烯在分散介质中混合均匀的具体操作是:先将木质素与氧化石墨烯按配比溶于分散介质中得到分散良好的混合液,再将石墨粉按配比加入到前述混合液中,混合均匀。 8.根据权利要求3~6中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中烘干是在100℃~200℃温度下进行。 9.根据权利要求3~6中任一项所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中将烘干的混合料置于烧结炉前,先在压片机上将前述混合料制成片状、圆状、球形或各种其他几何形

我国石墨制品制造技术和国外的差距

(一)特种碳素材料 我国的特碳行业发展较晚,从开始的照国外生搬硬套,到如今有符合自己国情的产品和技术。经过了几十年的不断学习和摸索,我们国家的特碳行业开始逐渐走向正轨。特碳制品根据其成型工艺方法不同一般分为冷模压石墨、振动成型石墨、热挤压石墨、等静压石墨等。在模压成型和振动成型方面,我们的技术可与国外最先进的技术相媲美。模压成型方面最有代表性的企业有中钢上海碳素公司、成都蓉光碳素厂、巩义碳素厂、宝丰碳素厂和河南东方电碳厂。一些产品已经在国际上有很高的声誉,这些企业也在不断的发展壮大,配置了2000吨的模压成型机,生产成品质量可达200kg。振动成型方面代表性企业有山东淄博大陆碳素,大同新城及内蒙青山特碳等,其中GSK产品在国际上都有很高的知名度。这些企业生产技术成熟,产品性能稳定,部分产品作为等静压产品的替代品受到极大的关注,如电火花加工用石墨、有色金属结晶器和一些机械密封件等。 然而在热挤压成型和等静压成形方面,我们与国外先进技术还有一些差距。挤压成型方面,方大碳素和中钢吉碳都取得了比较显著的成果,他们的产品可以代表我国的先进水平。但是,与德国的西格里和美国的UCAR公司的挤压成型产品相比,国内的产品尺寸偏小,最大尺寸即500 mm×450 mm×3000mm,西格里公司的产品最大尺寸可达670 mm×450 mm×3000mm。此外,国内产品的各向同性和机械强度还有待提高。 等静压石墨是石墨材料中的精品,具有一系列优异性能,因此,它将会与高新技术、国防尖端技术密切相关,成为21世纪最有价值的新材料之一。虽然,我国已经有了自己的等静压石墨生产企业,但是大部分等静压石墨产品性能较低、品种单一、大规格高性能等静压石墨尚不能生产。国外等静压石墨材料的发展已经有很长的历史,其中日、美、德、法四国所生产的等静压石墨已拥有近百种型号并自成系列,为其它高、精、尖领域发展提供了大量的新类型石墨产品。相对比而言,国内与国外的等静压石墨材料差距主要体现在以下几点: 1、原料和配方 原料和配方不同,产品内部的排列结构和元素组成不同,所以外部显现的理化性能也有很大的差别。我国生产等静压石墨的原料基本上与其他石墨产品所用原料相同,即石油焦和沥青焦。国外具体的生产原料和配方,对我国一直是保密

天然石石墨负极所用的锂离子电池的电解液

天然石墨负极锂离子电池用的电解液 骆宏钧;周冬兰;程琳 摘要 本发明公开了天然石墨负极锂离子电池用的电解液,该电解液中含有如下结构式的添加剂,式中R1为芳基、Cl-4烷基或氢;R2为氢、氟、Cl-4烷基或芳基;R3为氢、氟、Cl-4烷基或芳基,添加剂加入量为电解质质量的0.5%~5%。该电解液有利于在天然石墨负极表面还原形成稳定有效地固体电解质界面膜,从而提高锂离子电池容量,使天然石墨负极锂离子电池具有循环性能和高低温综合性能好的优点。 1、天然石墨负极锂离子电池的电解液,其特征在于:电解液中含有如下结构式的添加剂, 式中R1为芳基、Cl-4烷基或氢;R2为氢、氟、Cl-4烷基或芳基;R3为氢、氟、Cl-4烷基或芳基,添加剂加入量为电解液质量的0.5%~5%。 2、根据权利要求1所述的电解液,其特征在于:所述添加剂中的芳基中的-H可任选被一个或多个独立选自卤素、OH或CN取代;所述的烷基中的-H可任选被一个或多个氟原子取代。 3、根据权利要求1所述的电解液,其特征在于:所述的添加剂中的R1为苯基;R2为氢,R3为氢。

4、根据权利要求1所述的电解液,其特征在于:所述的添加剂中的R1为2-溴苯基,R2为氢,R3为氢。 5、根据权利要求1或2或3所述的电解液,其特征在于:所述的电解液所用的电解质为LiPF 6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF2SO2)2、LiClO4、Li(C2O4)2B或LiAsF6中的至少一种。 6、根据权利要求1或2或3所述的电解液,其特征在于:所述的电解液所用的溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯或环丁砜中的至少一种,电解液浓度0.5~1.2mol/L。 7、根据权利要求1或2或3所述的电解液,其特征在于:所述的锂离子电池中的正极活性物质选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂或钴锰镍三元材料。

改性天然鳞片石墨锂离子电池负极材料的研究_吴其修

第42卷第17期2014年9月 广州化工 Guangzhou Chemical Industry Vol.42No.17 Sep.2014 改性天然鳞片石墨锂离子电池负极材料的研究 吴其修1,2,李佳坤1,2,刘明东1,2,陈平1,2,赵娟3 (1湛江市聚鑫新能源有限公司,广东湛江524024;2广东东岛新能源有限公司, 广东湛江524024;3广东海洋大学,广东湛江524088) 摘要:对粒径为12μm的天然鳞片石墨进行表面碳包覆改性,并对包覆前后样品的微观结构和电化学性能进行了研究。结果表明:包覆改性提高了天然石墨的振实密度、表面形貌和电化学性能,在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C、5C和10C倍率下,对应的可逆容量分别为368.6mAh/g、362.6mAh/g、353.8mAh/g、340.6mAh/g、298.6mAh/g、228.2mAh/g和150.2mAh/g,相对于天然石墨,可逆容量分别提高了6.2mAh/g、20.9mAh/g、31.6mAh/g、42.1mAh/g、52.4mAh/g、80.0mAh/g和58.0mAh/g,碳包覆小粒径天然石墨表现出的良好的倍率性能,有望应用于电动车用锂离子电池中。 关键词:天然鳞片石墨;电化学性能;碳包覆;倍率性能 中图分类号:TM911文献标志码:A文章编号:1001-9677(2014)017-0076-03 Study of Surface-modified Natural Flake Graphite for Lithium Ion Batteries WU Qi-xiu,LI Jia-kun,LIU Ming-dong,CHEN Ping,ZHAO Juan (1Zhanjiang Juxin new energy Co.,Ltd.,Guangdong Zhanjiang524024; 2Guangdong Dongdao New Energy Co.,Ltd.,Guangdong Zhanjiang524024; 3Engineering College,Guangdong Ocean University,Guangdong Zhanjiang524088,China)Abstract:The natural flake graphite with the particle size of12μm was coated by a layer of pitch,and the microstructure and electrochemical performance of natural flake graphite and surface modified graphite were studied.It was showed the surface modified graphite with high tap density,surface morphology and excellent electrochemical performance.The capacities of modified graphite were3368.6mAh/g,362.6mAh/g,353.8mAh/g,340.6mAh/g,298.6mAh/g,228.2mAh/g and150.2mAh/g,corresponding to the rates0.1C,0.5C,1C,2C,5C and10C,which increased to6.2mAh/g,20.9mAh/g,31.6mAh/g,42.1mAh/g,52.4mAh/g,80.0mAh/g and58.0mAh/g,relative to natural graphite.The good rate performance of carbon coated small-sized natural graphite for lithium-ion battery made it a promising candidate as anode materials for electric vehicle dynamic1ithium-ion batteries. Key words:natural flake graphite;electrochemical performance;carbon coated;rate performance 锂离子电池因其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等优点,成为20世纪90年代以来继镍氢电池之后的新一代二次电池[1-2]。国内外迫于能源危机与环境污染的双重压力,电动汽车的研究与开发引起了世界各国的关注。电动汽车发展的关键在于动力电池的发展,锂离子电池因其具有重量轻、比能量高、循环寿命长、使用温度范围宽且无记忆效应、绿色、环保等特点,被认为是最有发展前途的电动汽车用电池之一[3-4],国际上许多汽车制造商、电池生产厂及科研院校等积极开展了电动车用锂离子电池的研究开发工作。电动车用锂离子电池对电极材料有着更为严格的要求,特别是为满足电动汽车启动和爬坡的能量需求,需要电极材料在大电流下充放电的性能优异。天然石墨有很多优点,如来源广、价格低、充放电电压平台低、理论比容量高等,是一种十分理想的锂离子电池负极材料。目前市场上普遍使用的球形石墨是平均粒径在14 25μm,其中17μm的球形石墨使用最多。现有的研究表明小粒径天然石墨材料在大电流下循环性能性能比较好,可以满足电动车用锂离子电池的电极材料[5-6]。本文对粒径为12μm天然石墨材料进行表面包覆改性,并对其性能进行了研究。 1实验 1.1实验用主要设备 JEOL JSM-35型扫描电子显微镜(SEM);Malvern型激光粒度分布测试仪;Rigaku D/max rA型自动X-射ASAP2010型比表面测定仪(77.35K,样品0.2000g);DC-5型全自动电池性能测试仪,上海正方电子电器有限公司;HY-100型振实密度仪。 1.2改性天然球形石墨 将经整形和提纯后碳含量为99.9%的天然石墨置于三口烧瓶中,抽真空至-0.1MPa。准确称取一定量的高温煤沥青(炭化收率为80%)于烧杯中,加入50mL四氢呋喃,用玻璃棒搅拌均匀,随后超声振荡30min使沥青充分溶解。通过分液漏斗将沥青溶液加入三口烧瓶中,保持抽真空状态进行磁力搅拌10min。将真空浸渍后的样品在常压下加热除去溶剂,然后经

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