如果把鋰離子電池企業(yè)比作一個廚師，那負極材料就是一個硬菜，如何把這個硬菜做好，是廣大鋰電企業(yè)工程師們的主要責任，而這個硬菜本身材質(zhì)的好壞，就需要考量種菜師傅的能力了，這些種菜師傅們就是負極材料廠商了。鋰離子電池負極材料石墨化設(shè)備，希望能對廣大鋰電同仁們做一個基礎(chǔ)知識的普及。

1. 人造石墨的生產(chǎn)工藝

   
   

人們往往覺得負極材料的制造很簡單，只需要把原材料往燒結(jié)爐里一扔，升高溫度燒結(jié)就可以了，殊不知這種認識是很膚淺的。人造石墨的制備需要經(jīng)過“破碎、造粒、石墨化、篩分”四個大工序和和許多小小工序，其中的造粒和石墨化兩個環(huán)節(jié)都有很高的技術(shù)壁壘，并不是簡簡單單的燒結(jié)就可以了。下面從人造石墨的原材料開始講起：

人造石墨的骨料分為煤系、石油系以及煤和石油混合系三大類。其中煤系針狀焦、石油系針狀焦以及石油焦應(yīng)用*廣，就目前市場而言，高端負極采用針狀焦作為原材料，中低端負極采用價格便宜的石油焦作為原料；瀝青則作為粘結(jié)劑起到將不同粒子粘結(jié)到一起的作用。

上圖為某高端負極廠商的人造石墨生產(chǎn)工序圖，首先是預(yù)處理工序，根據(jù)產(chǎn)品的需要，將石墨原料和瀝青按照不同比例混合，然后進行氣流磨粉，磨好的原材料進入造粒工序，其中，造粒工序又分為熱解和球磨篩選工序，造粒的大小、分布、形貌等將直接影響著負極材料的性能，這在以前的專題中涉及過，在此不再詳述；熱解工序就是一個梯度加熱以及攪拌的過程，可以的到中間產(chǎn)物，球磨篩選工序是一個機械球磨的過程，將大顆粒磨的更小，此時的產(chǎn)品進入石墨化工序，根據(jù)需要燒結(jié)到不同的溫度，得到不同石墨化程度的產(chǎn)品，*后進行球磨篩分，中間還有很多小工序，各個廠家各有不同，在此不在贅述。

石墨化是把待制品置于石墨化爐內(nèi)保護介質(zhì)中加熱到高溫，使六角碳原子平面網(wǎng)格從二維空間的無序重疊轉(zhuǎn)變?yōu)槿S空間的有序重疊，且具有石墨結(jié)構(gòu)的高溫熱處理過程，從上圖中可以看出，隨著燒結(jié)溫度的提高，石墨結(jié)構(gòu)的缺陷越來越少，石墨化程度也越來越高，但在實際生產(chǎn)過程中，溫度的分布往往是不均勻的，這就需要在設(shè)備上去想辦法讓溫度的分布更加均勻一些，使得整個材料的受熱更加均勻，提高產(chǎn)品的純度。

2. 天然石墨的生產(chǎn)工藝

大的步驟也是破碎、造粒、石墨化、篩分這四個主要工序，由于天然石墨存在缺陷，所以還必須進行球形化處理、除磁性物質(zhì)、表面包覆等步驟，也是為了提高天然石墨的物理性能以及電化學(xué)性能。

隨著技術(shù)的發(fā)展，以天然石墨為原料的人造石墨的生產(chǎn)也在同時進行，畢竟我國地大物博，天然石墨儲量豐富，但目前而言仍然存在著較大的問題，工藝路線以及相關(guān)技術(shù)仍在發(fā)展之中。

3. 中間相碳微球（MCMB）的生產(chǎn)工藝

瀝青類化合物熱處理時，發(fā)生熱縮聚反應(yīng)生成具有各向異性的中間相小球體，把中間相小球從瀝青母體中分離出來形成的微米級球形碳材料就稱為中間相炭微球。

它是一種球形顆粒，它能夠緊密堆積而形成高密度電極；具有較低的表面積，減少了在充放電過程中發(fā)生的副反應(yīng)；內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)呈徑向排列，意味著其表面存在許多暴露著的石墨晶體邊緣，從而使其能夠大電流密度充放電，在功率型以及快充型鋰離子電池上的到了廣泛應(yīng)用。

4. 其他石墨材料生產(chǎn)工藝

軟碳：俗稱易石墨化碳材料，在2000℃以下可石墨化的無定型碳材料，結(jié)晶度低，層間距大，首次放電不可逆容量高，無明顯電壓平臺，可通過石油焦、針狀焦燒結(jié)而成；

硬碳：俗稱難石墨化碳材料，在3000℃以上也難以石墨化，一般樹脂碳材料、乙炔黑等物質(zhì)，其層間距合適，在充放電過程中無明顯膨脹，具有很好的充放電性能，在日本已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。

隨著負極生產(chǎn)工藝的進步，已經(jīng)有廠家可以在人造石墨的表面包覆軟碳或者硬碳材料，這樣既保證了人造石墨充放電的高容量，也使得材料本身具有了大倍率充放電能能力和良好的高低溫性能，但成本也會相應(yīng)高一些。