隨著全球新能源行業(yè)的快速發(fā)展, 新能源汽車、儲(chǔ)能設(shè)備及消費(fèi)類電子產(chǎn)品均出現(xiàn)了前所未有的強(qiáng)勁需求, 石墨負(fù)極材料需求也隨之顯著增長。石墨負(fù)極材料作為鋰離子電池的關(guān)鍵材料,逐漸成為負(fù)極材料的市場主流,約占市場份額的70%。
1、石墨化
石墨化過程是充分利用電阻熱把炭質(zhì)材料加熱到 2300~3000 ℃,使無定形亂層結(jié)構(gòu)的炭轉(zhuǎn)化成有序的石墨晶質(zhì)結(jié)構(gòu)的過程。石墨晶質(zhì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化、原子重排的能量來源于高溫?zé)崽幚恚S著熱處理溫度的提高,石墨層間距逐漸變小,一般在0.343~0.346 nm 之間,一般溫度到2500℃時(shí)變化顯著,到3000℃時(shí)變化逐漸緩慢,直至完成整個(gè)石墨化過程。
2、負(fù)極材料石墨化主流爐型及工藝
目前負(fù)極材料石墨化過程采用的爐型主要有艾奇遜石墨化爐、內(nèi)串石墨化爐、箱式石墨化爐及連續(xù)式石墨化爐等4種。
艾奇遜爐是將炭質(zhì)負(fù)極材料裝在單孔 (1孔坩堝)坩堝內(nèi),再將坩堝裝入石墨化爐內(nèi)并間裝電阻料作電阻,兩側(cè)和上蓋裝入保溫料后通過送電完成石墨化。內(nèi)串石墨化爐是將炭質(zhì)負(fù)極材料裝在多孔坩堝內(nèi)(9孔坩堝),然后將坩堝通過串接方式首尾相連裝入石墨爐內(nèi),兩側(cè)和上蓋裝入保溫料后通過送電完成石墨化。箱式石墨化爐是將炭質(zhì)負(fù)材料直接裝入事先用炭板或石墨板安裝好的大箱體內(nèi),再加上炭質(zhì)或石墨質(zhì)蓋板作為電阻,上部和兩側(cè)裝入保溫料后通過送電完成石墨化。連續(xù)石墨化爐是將炭質(zhì)負(fù)極材料連續(xù)加入石墨化爐腔體內(nèi),經(jīng)過高溫石墨化后冷卻排出。