リチウム-イオン電池-グレードのグラファイト陽極材料（リチウム-イオン電池用グラファイト陽極材料）は、リチウム-イオン電池の中核となる負極材料であり、電池の総重量のほぼ 50% を占めます。グラファイト層間のリチウムイオンの挿入/脱着により電荷の貯蔵と放出を実現します。バッテリーのエネルギー密度、サイクル寿命、安全性能の重要な決定要因として、バッテリー-グレードのグラファイト材料は、高純度、高結晶化度、制御可能な粒度分布、優れた電気化学的性能という 4 つの主要な要件を満たしている必要があります。電気自動車（EV）、エネルギー貯蔵システム（ESS）、家庭用電化製品などで広く使用されています。
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主要なプロセスのポイント:
精製技術: 化学精製（酸-塩基法）、高温精製（2800 度以上）、Fe、S、P などの不純物を 50 ppm 以下に除去
球状化: エアジェットミリング + 機械粉砕、D50 を 10 ～ 20 μm に制御、コンパクト性を向上 (0.8 ～ 1.2 g/cm3)
カーボンコーティング:-気相堆積または液相コーティング-、2～5 μm のアモルファスカーボン層を形成し、SEI 膜の形成を最適化し、サイクル安定性を向上させます。
動作原理
グラファイトは、層間隔が約 0.335 nm の典型的な層状結晶構造を持ち、リチウム イオンにとって理想的な埋め込みチャネルを提供します。充電中、リチウムイオンは正極から放出され、電解質を通過してグラファイトの中間層に入り、LiC6 化合物を形成します。放電中、リチウムイオンが正極に放出され、電子が外部回路を通って流れて電流が発生します。このプロセスには高い可逆性と低い電位プラトー (Li/Li+ に対して約 0.15V) があり、これが理想的な負極材料としてのグラファイトの核となる利点です。
品質管理基準
国家規格 GB/T 24533-2019「リチウムイオン電池グラファイト負極材料」および国際電池業界基準に準拠した主要な品質管理指標は次のとおりです。
炭素含有量 99.95% 以上、できれば 99.99% 以上 + 超高純度製品-
初めてのクーロン効率 93% 以上、人造黒鉛は 94% 以上に達する可能性があります
放電容量 340 mAh/g 以上、理論容量 372 mAh/g に近い
水分含有量 0.1% 以下、性能に影響を与える電解液の分解を避けるため
電気化学的性能の利点
高比容量: 天然黒鉛 350 ～ 365 mAh/g、人造黒鉛 340 ～ 355 mAh/g、理論上の限界に近づいています。
低電位プラトー: 充電および放電電位は 0.05 ～ 0.2 V で安定しており、バッテリーのエネルギー変換効率が向上します。
高いクーロン効率: 初回効率 93～96%、サイクル効率 > 99.9%、不可逆的な容量損失を低減
長いサイクル寿命: 1,000 サイクル後の容量維持率が 90% 以上で、EV およびエネルギー貯蔵システムの長期使用要件を満たします。-
高容量化: 目標容量 > 400 mAh/g を目指して、シリコン-炭素複合材料、リチウム-に富むグラファイトなどを開発します。
急速充電-: 黒鉛構造を最適化し、3C 高速充電黒鉛材料を開発して、EV の急速充電ニーズに対応します。-
グリーン化: 低エネルギー消費の生産プロセスを開発し、黒鉛材料の回収率を高め、二酸化炭素排出量を削減します。{0}
機能化: 全固体電池における黒鉛材料の適応性を高めるための表面コーティングの変更、ドーピングの変更。-
私たちの生産と設備
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| パラメータ | ユニット | 天然球状黒鉛(NSG) | 人造黒鉛 (SG) | 炭素被覆球状黒鉛 (CSPG) | 試験方法 |
|---|---|---|---|---|---|
| 基本特性 | |||||
| 炭素含有量 | % | 99.95 以上 | 99.98以上 | 99.95 以上 | GB/T 24533-2019 |
| 灰分含有量 | ppm | 500以下 | 300以下 | 400以下 | GB/T 24533-2019 |
| 水分含有量 | % | 0.10以下 | 0.08以下 | 0.09以下 | カール・フィッシャー |
| 黒鉛化度 | % | 93-95 | 90-93 | 93-95 | XRD |
| 粒子の特徴 | |||||
| 中央粒径 (D50) | μm | 12-18 | 10-16 | 12-18 | レーザー回折 |
| 粒度分布(D10/D90) | μm | 5-28 | 4-26 | 5-28 | レーザー回折 |
| 比表面積 (BET) | m²/g | 1.5-2.5 | 1.0-2.0 | 1.2-2.2 | BET方式 |
| タップ密度 | g/cm3 | 0.95-1.10 | 1.00-1.15 | 1.00-1.13 | GB/T 24533-2019 |
| 電気化学的性能 | |||||
| 初期放電容量 | mAh/g | 350-365 | 340-355 | 345-360 | ハーフセルテスト（0.1C）- |
| 初期クーロン効率 (ICE) | % | 93.0-94.5 | 94.0-95.5 | 94.5-96.0 | ハーフセルテスト（0.1C）- |
| 可逆容量 (5 サイクル後) | mAh/g | 345-360 | 335-350 | 340-355 | ハーフセルテスト（0.2C）- |
| 容量保持率 (1000 サイクル) | % | 88以上 | 90以上 | 92以上 | ハーフセル テスト（1C）- |
| レート能力 (1C/0.2C) | % | 80以上 | 85以上 | 88以上 | ハーフセルテスト- |
| 機械的および熱的特性 | |||||
| 真の密度 | g/cm3 | 2.20-2.25 | 2.18-2.23 | 2.20-2.24 | ピクノメーター |
| 圧縮率 | % | 15-20 | 18-22 | 16-20 | 圧縮試験 |
| 熱伝導率 | W/(m·K) | 120-150 | 100-130 | 110-140 | レーザーフラッシュ方式 |
| 熱膨張係数 | 10⁻⁶/度 | 2.0-3.0 | 2.5-3.5 | 2.2-3.2 | 膨張計 |
| 不純物含有量 | ppm | ||||
| 鉄(Fe) | ppm | 30以下 | 20以下 | 25以下 | ICP-MS |
| 硫黄(S) | ppm | 20以下 | 15以下 | 18以下 | 燃焼方法 |
| リン(P) | ppm | 15以下 | 10以下 | 12以下 | ICP-MS |
| 銅(Cu) | ppm | 10以下 | 8以下 | 9以下 | ICP-MS |
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