新能源电池关键材料：导电石墨的不可替代作用

石墨化才是真功夫

好些人觉得导电石墨便是从矿里挖掘出来的石墨块直接进行粉碎后使用, 此种想法错得极其离谱, 天然石墨块的确是存在的, 然而其导电性、纯度以及层间距均无法达到电池级的要求, 真正被应用于锂电池里的导电石墨, 是一定要经过石墨化处理的, 也就是将炭质材料在2300到3000摄氏度的高温状况下烧制成有序结构, 这个工艺直接决定着产品能否被使用, 并非随便什么样的石墨块都能够省下这笔费用的。

在行业范围之内, 艾奇逊炉以及内串炉属于主流设备。艾奇逊炉实施装炉操作的时候, 需要留意挥发分方面的搭配情况, 不然的话, 在送电的进程当中, 容易出现喷炉现象, 进而导致事故的发生, 内串炉具备高效率的特点, 不过装炉方面的要求更为严格, 新的坩埚与旧的坩埚不能够混合进行装填。选择哪一种炉型, 需要依据自家产品的指标來确定, 中温料的标准是2950度, 高温料要求达成3000度, 高温状态下的保持时间, 寻常情况下为6到30小时, 这样的参数能够决定最终产品的结晶程度以及导电性能。

箱式炉和连续式炉的新方向

结合工艺发展的趋势而言, 箱式炉以及连续式炉成为了行业所关注的全新方向, 箱式炉的发展显得较为迅速, 已经存在多个厂家进行布局, 它能够达成更为均匀的加热成效, 产品的一致性更为优良, 连续式炉尚处于摸索时期, 真正实现大规模应用还需要再等待一段时间, 主要原因在于炉体材料以及温控精度尚未完全成熟。

布局了这类石墨相关制品的还有石墨电极厂家 , 从中不难看出对于中小型厂家而言 , 选石墨化炉型这种行为应当结合自身产品指标去确定 , 而绝不能够盲目地追求新颖。举例来说呀 , 要是你做中温料 , 那么2950度已然足够使用了 , 根本没有必要耗费大价钱去购置连续式炉。最为关键之处在于 , 要将现有的设备彻底掌握清楚 , 并且把控好每一个批次的质量。

导电石墨在电池里的关键角色

往正极配方当中添加导电石墨, 能够使辊压压力降低大概50%, 进而减少活性颗粒出现裂纹, 并且高温储存性能以及循环寿命均会得到改善, 此效果源自导电石墨润滑性与导电性的双重作用。向负极配方里加入4%的导电石墨KS6L这类产品, 电芯电阻降幅会达到10%左右, 另外还能够提升负极极片的剥离力。

于涂炭底涂之中加入些许导电石墨, 粘结力得以提升, 电池电阻随之降低, 充放电倍率亦能够提高。在干法极片工艺里用导电石墨当作润滑剂使用, 挤出成膜更为顺畅, 极片抗拉强度也具备保障。添加量必须控制得当, 太少则导电通道不足, 太多活性物质占比便会下降, 一般而言正极浆料里炭黑添加约3%。

参数决定产品好坏

进行导电石墨的选择时, 别仅仅只听供应商吹嘘, 要去查看切实存在的参数。比表面积、粒径分布、灰分以及挥发分这些指标, 会直接对电池性能产生影响。举例来说, 片层过厚的石墨烯, 反倒会对锂离子扩散形成阻碍, 6到9层才较为适宜。导电石墨的鳞片越大, 其压缩性与分散性就越好, 不过这也要看是否与活性材料相匹配。

有一些厂家, 为了节省石墨块方面的费用, 采用品质较低的原料去搞石墨化, 最终致使产品批次处于不稳定的状态, 客户投诉接连不断。实际上, 石墨化工艺所产生的成本, 在导电石墨总的成本当中占据主要部分, 节省这笔钱, 通常会造成得不偿失的后果。高端客户宁可多支付一些费用, 去购买稳定性好的产品, 也不愿意冒着风险更换产品批次。

成本与性能的平衡之道

用量会不断增大的新型导电剂, 然而导电石墨因成本以及工艺成熟度, 短期内依旧是主力。于正极浆料当中, 新型导电剂能够被压低至0.5%到1.0%, 导电石墨的用量同样需要依据体系予以调整。重点在于寻得成本与性能的平衡点, 并非越便宜就越好, 也不是越昂贵就越妙。

长时间从事这一行业就能明白的是, 透彻了解材料特性远比追逐任何风口来得可靠。导电石墨的层间距通常处于0.343至0.346纳米的区间范围, 当达到2500摄氏度时其变化呈现出显著态势。温度升高后, 石墨化程度得以提升, 然而能耗同样随之增加, 必须清晰核算好这笔开销账目。石墨块的费用仅仅属于原料成本的其中一部分, 而加工费用才是占据主要部分的关键所在。

行业趋势与实用建议

现今行业的趋势在于, 新型导电剂的用量这一情况将会呈现出越来越大的态势, 然而在短期内, 导电石墨依旧是占据主要地位的。对于那些电池厂家而言, 给出的建议是, 首先要锁定两到三款具备稳定性的导电石墨型号, 与此同时要将配方以及工艺彻底理解掌握, 之后再去思索考虑引入新型材料。不要进行频繁地更换材料, 不然的话, 批次的一致性是很难得到保障的。

相较于仅关注价格, 从供应链的视角出发去挑选供应商, 需留意其具备的石墨化工艺能力。质量优良的供应商能够提供诸如比表面积、粒径分布、灰分、挥发分等明细参数情况, 并且可以依据你所提供的配方对产品作出相应调整。部分厂家为了降低石墨块的费用支出情况, 选用成本低廉的炉型, 最终导致产品性能出现降低的状况, 害了客户的同时也害了自身。

你认为于电池配方之中, 导电石墨跟新型导电剂的比例究竟怎样去搭配方为最具性价比? 欢迎着在评论区那儿分享你自身的经验, 若觉得有用那就点赞并且转发给更多的同行去瞧瞧。