人造石墨與天然石墨的區(qū)別（石墨電極與新能源） 天然石墨VS人造石墨，誰(shuí)才是動(dòng)力電池的真正寵兒？

近年來(lái)，下游新能源汽車市場(chǎng)的繁榮帶動(dòng)了鋰離子電池需求的增長(zhǎng)。 作為鋰離子電池四大關(guān)鍵材料之一的正極材料也迎來(lái)了更廣闊的市場(chǎng)。 在正極材料中，類石墨碳材料占據(jù)了最重要的市場(chǎng)。

天然石墨負(fù)極和人造石墨負(fù)極

石墨正極材料分為人造石墨和天然石墨。 兩者具有相似的結(jié)構(gòu)和相同的數(shù)學(xué)和物理性質(zhì)，但在實(shí)際應(yīng)用中卻有很大的不同。 那么誰(shuí)是鋰離子電池的寵兒，天然石墨還是人造石墨呢？

定義

(1) 天然石墨

石墨屬于復(fù)雜的六方雙錐晶體，是六方塊狀晶體。 常見(jiàn)的單一形態(tài)有平行雙面、六方雙錐、六方柱等，但完整晶型很少，多呈鱗片狀或板狀，聚集體呈致密的球狀、土狀或棒狀。

天然石墨有很多種。 根據(jù)晶型的不同，天然石墨在工業(yè)上可分為致密晶質(zhì)石墨、片狀石墨和隱晶質(zhì)石墨。 我國(guó)主要有鱗片石墨和隱晶質(zhì)石墨兩大類。 天然石墨正極材料通常采用天然鱗片晶質(zhì)石墨為原料。

(2) 人造石墨

凡是通過(guò)低溫有機(jī)碳化、石墨化而得到的石墨材料，都可以稱為人造石墨。 狹義的人造石墨一般是指經(jīng)過(guò)陳化、捏合、成型、碳化、石墨化等工藝制成的片狀固體材料。 以雜質(zhì)濃度低的碳質(zhì)原料為級(jí)配，煤油瀝青為結(jié)合劑。

人造石墨的級(jí)配可分為煤系、石油系和煤與石油系混合物三大類。 其中，煤基針狀焦和石油焦應(yīng)用最為廣泛：一般來(lái)說(shuō)，針狀焦用作高比容量正極的原料，廉價(jià)的石油焦用作普通比容量正極的原料，而瀝青用作粘合劑。

物理和化學(xué)特性

在數(shù)學(xué)和物理性質(zhì)方面，天然石墨和人造石墨在性能上既有相同點(diǎn)也有不同點(diǎn)。 例如，天然石墨和人造石墨都是熱和電的良導(dǎo)體，但對(duì)于相同含量和細(xì)度的石墨粉，天然鱗片石墨的傳質(zhì)和導(dǎo)電性能最好，其次是天然微晶石墨和人造石墨。 兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域也不同。

天然石墨克容量高、工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，但吸液性和循環(huán)性能較差。

人造石墨工藝較復(fù)雜，成本較高，但其循環(huán)性能和安全性能較好。

微結(jié)構(gòu)

從上圖我們可以看出天然石墨和人造石墨在形態(tài)上的區(qū)別。

天然石墨顆粒大小不一，分布廣泛。 未經(jīng)處理的天然石墨不能直接用作負(fù)極材料，需要經(jīng)過(guò)一系列處理后才能使用。

人造石墨在形貌和細(xì)度分布上更加一致。 一般認(rèn)為天然石墨容量大、壓實(shí)密度高、價(jià)格相對(duì)低廉。 但由于粒徑不同，表面缺陷較多，與電解液的相容性較好，價(jià)格較高。

生產(chǎn)

天然石墨正極材料是以天然鱗片狀結(jié)晶石墨為原料，經(jīng)破碎、球化、分級(jí)、提純及表面處理而成，其高結(jié)晶度自然產(chǎn)生。

人造石墨是通過(guò)分級(jí)和結(jié)合劑，經(jīng)破碎、造粒、石墨化、篩分而成。 基本過(guò)程是一樣的。

鞋廠人造石墨制備工藝

動(dòng)力電池越來(lái)越青睞人造石墨 動(dòng)力電池更青睞人造石墨。

目前，人造石墨和天然石墨是市場(chǎng)上主要的負(fù)極材料。 得益于動(dòng)力電池的強(qiáng)勁需求，人造石墨以其可靠性和安全性成為正極材料市場(chǎng)的主流。

中國(guó)正極材料市場(chǎng)格局變化

中國(guó)負(fù)極材料市場(chǎng)產(chǎn)值結(jié)構(gòu)變化（噸）

天然石墨和人造石墨負(fù)極材料的性能不同，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)造成很大的差異。 根據(jù)近年來(lái)正極材料市場(chǎng)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)值結(jié)構(gòu)的變化可以看出，2013年天然石墨在我國(guó)正極材料市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位。 2014年后，在正極材料市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)中，更適用于動(dòng)力電池的人造石墨市場(chǎng)份額已經(jīng)超過(guò)天然石墨，但逐年下降。

預(yù)計(jì)未來(lái)幾年，由于新能源汽車的應(yīng)用，人造石墨的比重將繼續(xù)上升。 目前，國(guó)外新能源汽車鋰電池的正極材料多采用人造石墨。 在國(guó)家新政策的支持下，新能源汽車正在經(jīng)歷爆發(fā)式下滑，這將導(dǎo)致動(dòng)力電池大幅下滑。 未來(lái)幾年，動(dòng)力電池將是拉動(dòng)人造石墨產(chǎn)值大幅下滑的主要引擎。

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