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人造石墨与天然石墨的区别(石墨电极与新能源)

时间:2023-05-14 16:08:30 点击:277次

人造石墨与天然石墨的区别(石墨电极新能源) 天然石墨VS人造石墨,谁才是动力电池的真正宠儿?

近年来,下游新能源汽车市场的繁荣带动了锂离子电池需求的增长。 作为锂离子电池四大关键材料之一的正极材料也迎来了更广阔的市场。 在正极材料中,类石墨碳材料占据了最重要的市场。

天然石墨负极和人造石墨负极

石墨正极材料分为人造石墨和天然石墨。 两者具有相似的结构和相同的数学和物理性质,但在实际应用中却有很大的不同。 那么谁是锂离子电池的宠儿,天然石墨还是人造石墨呢?

定义

(1) 天然石墨

石墨属于复杂的六方双锥晶体,是六方块状晶体。 常见的单一形态有平行双面、六方双锥、六方柱等,但完整晶型很少,多呈鳞片状或板状,聚集体呈致密的球状、土状或棒状。

天然石墨有很多种。 根据晶型的不同,天然石墨在工业上可分为致密晶质石墨、片状石墨和隐晶质石墨。 我国主要有鳞片石墨和隐晶质石墨两大类。 天然石墨正极材料通常采用天然鳞片晶质石墨为原料。

(2) 人造石墨

石墨电极_石墨烯复合电极_多孔石墨烯电极

凡是通过低温有机碳化、石墨化而得到的石墨材料,都可以称为人造石墨。 狭义的人造石墨一般是指经过陈化、捏合、成型、碳化、石墨化等工艺制成的片状固体材料。 以杂质浓度低的碳质原料为级配,煤油沥青为结合剂。

人造石墨的级配可分为煤系、石油系和煤与石油系混合物三大类。 其中,煤基针状焦和石油焦应用最为广泛:一般来说,针状焦用作高比容量正极的原料,廉价的石油焦用作普通比容量正极的原料,而沥青用作粘合剂。

物理和化学特性

在数学和物理性质方面,天然石墨和人造石墨在性能上既有相同点也有不同点。 例如,天然石墨和人造石墨都是热和电的良导体,但对于相同含量和细度的石墨粉,天然鳞片石墨的传质和导电性能最好,其次是天然微晶石墨和人造石墨。 两者各有优缺点,应用领域也不同。

天然石墨克容量高、工艺简单、价格低廉,但吸液性和循环性能较差。

人造石墨工艺较复杂,成本较高,但其循环性能和安全性能较好。

微结构

石墨电极_多孔石墨烯电极_石墨烯复合电极

从上图我们可以看出天然石墨和人造石墨在形态上的区别。

天然石墨颗粒大小不一,分布广泛。 未经处理的天然石墨不能直接用作负极材料,需要经过一系列处理后才能使用。

人造石墨在形貌和细度分布上更加一致。 一般认为天然石墨容量大、压实密度高、价格相对低廉。 但由于粒径不同,表面缺陷较多,与电解液的相容性较好,价格较高。

生产

天然石墨正极材料是以天然鳞片状结晶石墨为原料,经破碎、球化、分级、提纯及表面处理而成,其高结晶度自然产生。

人造石墨是通过分级和结合剂,经破碎、造粒、石墨化、筛分而成。 基本过程是一样的。

鞋厂人造石墨制备工艺

多孔石墨烯电极_石墨电极_石墨烯复合电极

动力电池越来越青睐人造石墨 动力电池更青睐人造石墨。

目前,人造石墨和天然石墨是市场上主要的负极材料。 得益于动力电池的强劲需求,人造石墨以其可靠性和安全性成为正极材料市场的主流。

中国正极材料市场格局变化

中国负极材料市场产值结构变化(吨)

天然石墨和人造石墨负极材料的性能不同,在实际应用中会造成很大的差异。 根据近年来正极材料市场结构和产值结构的变化可以看出,2013年天然石墨在我国正极材料市场占据主导地位。 2014年后,在正极材料市场的竞争中,更适用于动力电池的人造石墨市场份额已经超过天然石墨,但逐年下降。

预计未来几年,由于新能源汽车的应用,人造石墨的比重将继续上升。 目前,国外新能源汽车锂电池的正极材料多采用人造石墨。 在国家新政策的支持下,新能源汽车正在经历爆发式下滑,这将导致动力电池大幅下滑。 未来几年,动力电池将是拉动人造石墨产值大幅下滑的主要引擎。

Tag:天然石墨VS人造石墨,谁才是动力电池的真正宠儿