Графітові матеріали для літієвих акумуляторів є основними матеріалами накопичення енергії, які використовуються в літій-іонних акумуляторах для негативного електрода (анода). Завдяки своїй шаруватій кристалічній структурі, низькому потенціалу інтеркаляції літію (близькому до потенціалу металевого літію), високій оборотній питомій ємності (теоретичне значення 372 мА·год/г) і чудовій циклічній стабільності (швидкість зміни об’єму < 10%) на них припадає понад 98% світового ринку матеріалів для негативних електродів. Будучи «складом для зберігання» іонів літію, графітові матеріали забезпечують інтеркаляцію/деінтеркаляцію іонів літію під час заряджання та розряджання, а також є одним із ключових матеріалів, що забезпечують щільність енергії, циклічний термін служби та безпеку акумуляторів. В даний час основні графітові матеріали для літієвих батарей поділяються на три категорії: природний графіт, штучний графіт і композитний графіт. Вони широко використовуються в таких галузях, як нові акумуляторні батареї для транспортних засобів, споживчі електронні батареї та батареї для зберігання енергії, і є основними основними матеріалами нової енергетичної галузі.
| Індекс ефективності | Графітовий саггер для синтетичного графітового анода | Традиційний керамічний сагер | Металевий тигель | C/C Composite Sagger |
|---|---|---|---|---|
| Макс. Робоча температура | 3000 градусів | 1600 градусів | 1200 градусів | 2500 градусів |
| Теплопровідність | 120–150 W/m·K | 10–20 W/m·K | 50–80 W/m·K | 80–100 W/m·K |
| Стійкість до термічного удару | Excellent (>50 циклів) | бідно (<10 cycles) | Помірний (10-20 циклів) | Добре (30–50 циклів) |
| Вміст домішок | Надзвичайно низький (менше або дорівнює 20 ppm) | Середній (50–100 ppm) | High (>100 ppm) | Низький (20–50 ppm) |
| Термін служби | Довгий (більше або дорівнює 100 циклам) | Короткий (<30 cycles) | Середній (30–50 циклів) | Довгий (більше або дорівнює 80 циклам) |
| Вартість | Середній-високий | Низький | Середній | Високий |
| Сумісність | Відмінно (Призначено для анода) | Погано (Легке зараження) | Дуже погано (металеве забруднення) | добре |
Основні сильні сторони
Структура і тип
Кристалічна структура: природний лусковий графіт має ідеальну шарувату структуру гексагональної кристалічної системи (переважно типу 2H, включно з деякими типами 3R), з відстанню між площинами кристалів d002=0.335 нм. Атоми вуглецю sp² гібридизуються з утворенням планарної гексагональної мережевої структури, а шари зв’язані силами Ван-дер-Ваальса.
Основні види:
Flake Graphite: Large flakes (>150 мкм), середні пластівці (50 - 150 мкм), дрібні пластівці (<50 μm). Large flake graphite has the highest crystallinity and the largest capacity, making it the most widely used in battery applications.
Мікрокристалічний графіт (ґрунт-як графіт): низька кристалічність, d002=0.336 нм, ємність приблизно 260 мАг/г, переважно використовується в акумуляторах-нижчого класу.
01
Штучний графіт (AG)
Кристалічна структура: кристалічна структура, виготовлена з таких попередників, як нафтовий кокс і голчастий кокс, шляхом піролізу при температурах від 2800 до 3000 градусів, є високовпорядкованою, з великими кристалічними зернами та спрямованим розташуванням, а шарувата структура є більш повною та однорідною.
Основні види:
Голчастий-кокс-штучний графіт: високоякісний-продукт із чудовою електропровідністю та низьким коефіцієнтом розширення, підходить для акумуляторів
Штучний графіт-на основі нафтового коксу: економічний продукт, придатний для побутової електроніки та акумуляторів енергії
Вуглецеві мікросфери проміжної фази (MCMB): сферична структура, висока щільність упаковки, хороша продуктивність, придатні для швидкого-заряджання акумуляторів
02
Композитний графіт
Основний дизайн: змішайте природний графіт зі штучним графітом у певному співвідношенні або додайте модифіковані матеріали, такі як вуглецеві нанотрубки та графен, щоб отримати додаткові переваги.
Основні види:
Натуральний + штучний композитний графіт: баланс між ціною та продуктивністю, підходить для акумуляторів для накопичення енергії середнього-{2}}-класу
Композит із графітових - вуглецевих нанотрубок: покращує провідність і швидкість
Графіт - кремнієвий композит (кремнієвий графіт): значно збільшує ємність (600~1500 мА·год/г), є анодним матеріалом із високою-енергетичною-щільністю наступного-покоління
03
Основні електрохімічні характеристики
Низький потенціал інтеркаляції літію: приблизно 0.1 - 0.2 В проти Li/Li⁺, близький до металевого літію, з високою енергоефективністю
Висока оборотна питома ємність: природний графіт 350 - 365 мА·год/г, штучний графіт 330 - 360 мА·год/г, близьке до теоретичного значення 372 мА·год/г
Невелика зміна об’єму: під час заряджання та розряджання швидкість розширення об’єму становить < 10%, набагато нижча, ніж у матеріалів на основі кремнію (300%), із хорошою структурною стабільністю
Високий кулонівський ККД: початковий кулонівський ККД 88% - 95%, після циклу він може досягати понад 99% з низькою втратою енергії
04
Фізичні та хімічні властивості
Висока електропровідність: Електрони всередині шару проводять через делокалізовані π-зв’язки з електропровідністю до 10⁴~10⁵ См/см, зменшуючи внутрішній опір батареї.
Висока теплопровідність: теплопровідність становить 120~150 Вт/м・K, що сприяє розсіюванню тепла акумулятора та підвищенню безпеки
Хороша хімічна стабільність: стабільний в органічних електролітах, з мінімальними побічними реакціями
Високі вимоги до чистоти: вміст графіту для батареї становить менше або дорівнює 20 ppm, а вміст металевих домішок (Fe, Cu, Al тощо) надзвичайно низький, що запобігає само{3}}розряду батареї та небезпеці
05
Технічне застосування
Графіт літієвої батареї Jin Cheng Graphite демонструє надзвичайну продуктивність в акумуляторах електромобілів. Його нано-структура графіту може ефективно зменшити ефекти поляризації, покращити ефективність заряджання та розряджання та радіус дії акумулятора. У той же час, завдяки оптимізації технології графітового тигля, матеріал все ще може підтримувати стабільну провідність у середовищах із високою-температурою, значно підвищуючи теплозахисні характеристики батареї, відповідаючи екстремальним вимогам до робочих умов.
Значення галузі
Як виробник джерел, Jin Cheng Graphite не тільки надає стандартизовану продукцію, але також надає великого значення спільним дослідженням і розробкам із клієнтами. Він пропонує індивідуальні рішення для конкретних сценаріїв застосування (наприклад, батареї високої-потужності, адаптація до низьких{2}}температур). Наша технічна команда може забезпечити повну-підтримку ланцюга від вибору матеріалів, оптимізації процесу до тестування продуктивності, допомагаючи клієнтам швидко захопити ринок.
| Індекс ефективності | Графітовий саггер для синтетичного графітового анода |
|---|---|
| Макс. Робоча температура | 3000 градусів |
| Насипна щільність | 1,85~1,90 г/см³ |
| Теплопровідність | 120–150 W/m·K |
| CTE (20~200 градусів) | Менше або дорівнює 3,8×10⁻⁶/градус |
| Зольність | Менше або дорівнює 20 ppm |
| Фіксований вуглець | Більше або дорівнює 99,95% |
| Міцність на згин | >45 МПа |
| Міцність на стиск | >100 МПа |
| Стійкість до термічного удару | Відмінно (>50 циклів) |
| Термін служби | Більше або дорівнює 100 циклам |
| Допуск на обробку | ±0,05 мм |
Гарантія якості
Вся продукція пройшла суворі системи контролю якості (включаючи XRD, SEM, електрохімічні випробування тощо), щоб гарантувати, що характеристики кожної партії матеріалів відповідають міжнародним стандартам. Jin Cheng Graphite дотримується філософії «надійності, інновацій та ефективності», постійно просуваючи технологічний прогрес графіту, який використовується в літієвих батареях, і забезпечуючи стабільну енергію для глобальної нової енергетичної промисловості.
Майбутні тенденції розвитку
Шлях-силіконізації: Збільшення вмісту кремнію з поточних 20%~30% до 50%~70% у поєднанні з технологією попереднього політизування для вирішення початкової проблеми ефективності
Структурні інновації: Розробка 3D пористих графітових каркасів і кремнієвих композитних структур з нанодротів/нанотрубок для подальшого покращення структурної стабільності
Розробка інтерфейсу: Використовуйте атомно-шарове осадження (ALD) та інші технології для отримання над-однорідних вуглецевих покриттів і оптимізації з’єднання Si-Gr
Зниження витрат: розробити технології очищення кремнію металургійного-класу та переробки відходів кремнію, щоб зменшити витрати на сировину
Співпраця всієї галузі: Спільна розробка виробників анодних матеріалів, виробників акумуляторів і автовиробників для сприяння широкомасштабному-комерційному застосуванню Si-Gr
Популярні Мітки: графіт для літієвих батарей, Китай графіт для літієвих батарей виробники, постачальники, фабрика
