Litiumbatterigrafittmaterialer er kjerneenergilagringsmaterialene som brukes i litium-ionbatterier for den negative elektroden (anode). På grunn av deres lagdelte krystallstruktur, lave litiuminterkalasjonspotensial (nær det for metallisk litium), høy reversibel spesifikk kapasitet (teoretisk verdi på 372 mAh/g), og utmerket syklusstabilitet (volumendringshastighet < 10%), står de for mer enn 98% av det globale markedet for negative elektrodematerialer. Som "lagringslager" for litiumioner, muliggjør grafittmaterialer interkalering/deinterkalering av litiumioner under lading og utlading, og er et av nøkkelmaterialene som sikrer energitettheten, sykluslevetiden og sikkerheten til batterier. For tiden er de vanlige litiumbatterigrafittmaterialene delt inn i tre kategorier: naturlig grafitt, kunstig grafitt og komposittgrafitt. De er mye brukt i felt som nye energibilbatteripakker, forbrukerelektroniske batterier og energilagringsbatterier, og er kjernen i den nye energiindustrikjeden.
| Ytelsesindeks | Graphite Sagger for syntetisk grafittanode | Tradisjonell keramisk sagger | Metalldigel | C/C kompositt sagger |
|---|---|---|---|---|
| Maks. Driftstemperatur | 3000 grader | 1600 grader | 1200 grader | 2500 grader |
| Termisk ledningsevne | 120–150 W/m·K | 10–20 W/m·K | 50–80 W/m·K | 80–100 W/m·K |
| Termisk støtmotstand | Excellent (>50 sykluser) | Dårlig (<10 cycles) | Moderat (10–20 sykluser) | Bra (30–50 sykluser) |
| Urenhetsinnhold | Ekstremt lav (mindre enn eller lik 20 ppm) | Middels (50–100 ppm) | High (>100 ppm) | Lav (20–50 ppm) |
| Levetid | Lang (større enn eller lik 100 sykluser) | Kort (<30 cycles) | Middels (30–50 sykluser) | Lang (større enn eller lik 80 sykluser) |
| Koste | Middels-høy | Lav | Medium | Høy |
| Kompatibilitet | Utmerket (dedikert for anode) | Dårlig (lett forurensning) | Svært dårlig (metallisk forurensning) | God |
Kjernestyrker
Struktur og type
Krystallstruktur: Naturlig flakgrafitt har en perfekt sekskantet krystallsystemlagstruktur (overveiende 2H-type, med noen 3R-type inkludert), med en krystallplanavstand på d002=0.335 nm. Karbonatomer er sp² hybridisert for å danne en plan sekskantet nettverksstruktur, og lagene er bundet av van der Waals-krefter.
Hovedtyper:
Flake Graphite: Large flakes (>150 μm), medium flak (50 - 150 μm), fine flak (<50 μm). Large flake graphite has the highest crystallinity and the largest capacity, making it the most widely used in battery applications.
Mikrokrystallinsk grafitt (jord-som grafitt): Lav krystallinitet, d002=0.336 nm, kapasitet ca. 260 mAh/g, mest brukt i lav-batterier.
01
Kunstig grafitt (AG)
Krystallstruktur: Laget av forløpere som petroleumskoks og nålkoks gjennom pyrolyse ved temperaturer fra 2800 til 3000 grader, krystallstrukturen er svært ordnet, med store krystallkorn og retningsbestemt arrangement, og den lagdelte strukturen er mer komplett og jevn.
Hovedtyper:
Nåle-formet koks-basert kunstig grafitt: Høy-produkt, med utmerket elektrisk ledningsevne og lav ekspansjonskoeffisient, egnet for strømbatterier
Petroleumskoks-basert kunstig grafitt: Økonomisk produkt, egnet for forbrukerelektronikk og energilagringsbatterier
Intermediate Phase Carbon Microspheres (MCMB): sfærisk struktur, høy pakningstetthet, god ytelse, egnet for rask-lading av batterier
02
Sammensatt grafitt
Kjernedesign: Bland naturlig grafitt med kunstig grafitt i et visst forhold, eller legg til modifiserte materialer som karbonnanorør og grafen for å oppnå komplementære fordeler.
Hovedtyper:
Naturlig + kunstig komposittgrafitt: Balanserer kostnad og ytelse, egnet for middels-til-høye-energilagringsbatterier
Grafitt - karbon nanorørkompositt: Forbedrer ledningsevne og hastighetsytelse
Grafitt - Silicon Composite (Silicon Graphite): Øker kapasiteten betydelig (600~1500 mAh/g), er neste -generasjons anodemateriale med høy--tetthet
03
Grunnleggende elektrokjemiske egenskaper
Lavt litium interkalasjonspotensial: ca. 0.1 - 0.2 V vs Li/Li⁺, nær metallisk litium, med høy energieffektivitet
Høy reversibel spesifikk kapasitet: naturlig grafitt 350 - 365 mAh/g, kunstig grafitt 330 - 360 mAh/g, nær den teoretiske verdien på 372 mAh/g
Liten volumendring: under lading og utlading er volumekspansjonshastigheten < 10 %, mye lavere enn silisium-baserte materialer (300 %), med god strukturell stabilitet
Høy Coulombic effektivitet: initial Coulombic effektivitet 88 % - 95%, etter sykling kan den nå over 99 %, med lavt energitap
04
Fysiske og kjemiske egenskaper
Høy elektrisk ledningsevne: Elektroner i laget leder gjennom delokaliserte π-bindinger, med en elektrisk ledningsevne på opptil 10⁴~10⁵ S/cm, noe som reduserer den interne motstanden til batteriet
Høy varmeledningsevne: Termisk ledningsevne er 120~150 W/m・K, noe som letter batteriets varmeavledning og forbedrer sikkerheten
God kjemisk stabilitet: Stabil i organiske elektrolytter, med minimale bireaksjoner
Krav til høy renhet: Grafitt av batteri-kvalitet har en rest på mindre enn eller lik 20 ppm, og innholdet av metallurenheter (Fe, Cu, Al, osv.) er ekstremt lavt, og unngår selvutlading av batteri og sikkerhetsfarer.
05
Teknisk applikasjon
Litiumbatterigrafitten til Jin Cheng Graphite viser enestående ytelse i elektriske kjøretøybatterier. Dens grafittstruktur i nano-skala kan effektivt redusere polarisasjonseffekter, forbedre lade- og utladingseffektiviteten og rekkevidden til batteriet. Samtidig, gjennom optimaliseringen av grafittdigelteknologi, kan materialet fortsatt opprettholde stabil ledningsevne i miljøer med høye-temperaturer, noe som øker den termiske sikkerhetsytelsen til batteriet betydelig og oppfyller ekstreme krav til arbeidsforhold.
Bransjeverdi
Som kildeprodusent leverer Jin Cheng Graphite ikke bare standardiserte produkter, men legger også stor vekt på samarbeidende FoU med kunder. Den tilbyr skreddersydde løsninger for spesifikke applikasjonsscenarier (som høy-batterier, tilpasningsevne for lav-temperaturmiljø). Vårt tekniske team kan tilby full-kjedestøtte fra materialvalg, prosessoptimalisering til ytelsestesting, og hjelpe kunder raskt å gripe markedet.
| Ytelsesindeks | Graphite Sagger for syntetisk grafittanode |
|---|---|
| Maks. Driftstemperatur | 3000 grader |
| Bulkdensitet | 1,85~1,90 g/cm³ |
| Termisk ledningsevne | 120–150 W/m·K |
| CTE (20~200 grader) | Mindre enn eller lik 3,8×10⁻⁶/ grad |
| Ask innhold | Mindre enn eller lik 20 ppm |
| Fast karbon | Større enn eller lik 99,95 % |
| Bøyestyrke | ＞45 MPa |
| Komprimerende styrke | ＞100 MPa |
| Termisk støtmotstand | Utmerket (~50 sykluser) |
| Levetid | Større enn eller lik 100 sykluser |
| Maskineringstoleranse | ±0,05 mm |
Kvalitetssikring
Alle produkter har gjennomgått strenge kvalitetskontrollsystemer (inkludert XRD, SEM, elektrokjemisk testing, etc.) for å sikre at ytelsen til hver batch av materialer er i samsvar med internasjonale standarder. Jin Cheng Graphite følger filosofien om "pålitelighet, innovasjon og effektivitet", og fremmer kontinuerlig den teknologiske fremgangen til grafitt brukt i litiumbatterier, og gir bærekraftig kraft til den globale nye energiindustrien.
Fremtidige utviklingstrender
Høy-silikoniseringsrute: Øk silisiuminnholdet fra nåværende 20%~30% til 50%~70%, kombinert med prelithiation-teknologi for å løse innledende effektivitetsproblem
Strukturell innovasjon: Utvikle 3D porøse grafittrammeverk og silisium nanotråd/nanorør komposittstrukturer for ytterligere å forbedre strukturell stabilitet
Interface Engineering: Bruk atomlagavsetning (ALD) og andre teknologier for å forberede ultra-tynne jevne karbonbelegg og optimalisere Si-Gr-grensesnittbindingen
Kostnadsreduksjon: Utvikle teknologier for metallurgisk-silisiumrensing og resirkulering av avfallssilisiummaterialer for å redusere råvarekostnadene
Hele industrikjedesamarbeid: Felles utvikling av produsenter av anodematerialer, batteriprodusenter og bilprodusenter for å fremme stor-kommersiell bruk av Si-Gr
Populære tags: grafitt for litiumbatterier, Kina grafitt for litiumbatterier produsenter, leverandører, fabrikk
