1、天然石墨与人造石墨负极材料辨别方法剖析锂离子电池发展 20 年来,理论与学术界均未对锂离子电池用碳(石墨类)负极材料:天然石墨和人造石墨负极材料的辨别方法进行深入剖析,并明确科学的辨别与判定方法，因此行业出现了天然石墨和人造石墨负极材料边界不清，鱼龙混杂的现象，给材料的合理、有效使用造成了极大影响。天然石墨负极材料系采用天然鳞片晶质石墨，经过粉碎、球化、分级、纯化、表面等工序处理制得，其高结晶度是天然形成的。而人造石墨负极材料是将易石墨化碳如石油焦、针状焦、沥青焦等在一定温度下煅烧，再经粉碎、分级、高温石墨化制得，其高结晶度是通过高温石墨化形成的。正是由于两者在原料和制备工艺上存在本质的差别，
2、使其在微观形貌、晶体结构、电化学性能、加工性能上存在明显差异。为了统一标准、科学辨别、正确判定天然与人造石墨负极材料，现将经过多年探索、反复验证、切实可行的科学辨别方法公之于众：1、天然石墨与人造石墨负极材料微观形貌差异SEM 剖面分析法天然石墨负极材料 SEM 剖面图 人造石墨负极材料 SEM 剖面图在微观结构上，天然石墨是层状结构，其 SEM 剖面图中保留了鳞片石墨的层状结构，片状结构间有大量空隙存在； 而人造石墨负极材料为焦类、中间相类在高温石墨化过程中，晶体结构按 ABAB 结构重新排列，并聚合收缩，其内部致密、无缝隙。 2、天然石墨与人造石墨负极材料晶体结构差异X 射线衍射法从晶体结
3、构看，天然石墨负极材料结晶度高，在 XRD 图谱上其(002)晶面衍射峰角度更高，层状结构完整、层间距小、取向性(I002/I110)明显，从 43-45 度对应的(101)晶面衍射峰位置及 46-47 度的对应的(012) 晶面衍射峰位置，可以看出天然石墨存在明显的 2H 相和 3R 相，而人造石墨只存在 2H 相。六方石墨（2H）和菱方石墨（3R）的 XRD 谱图如下:3、天然石墨与人造石墨负极材料无序度(ID/IG)差异拉曼光谱分析法对于未经石墨化处理的天然石墨与人造石墨，除了根据 SEM 剖面图、XRD 晶体结构图及其参数进行区别外，拉曼光谱测试的无序度 ID/IG 也是区别这两类石墨
4、的有效方法。天然球形石墨的无序度 ID/IG 一般为 0.40.85，未经石墨化处理的表面包覆天然石墨无序度 ID/IG 一般为 0.91.6，未经石墨化处理的新型改性天然石墨无序度 ID/IG 一般为 0.20.6。人造石墨的无序度 ID/IG 一般为0.040.34。整体上，未经高温石墨化处理的天然石墨负极材料的无序度 ID/IG比人造石墨负极材料的无序度 ID/IG 大。经石墨化处理的表面包覆天然石墨无序度 ID/IG 一般为 0.170.36，人造石墨的无序度 ID/IG 一般为 0.040.34，经石墨化处理的天然石墨与人造石墨的无序度 ID/IG 存在交集、拉曼测试不是有效方法。4
5、、天然石墨与人造石墨负极材料结果判定4.1 未经高温（2400-3300）石墨化处理的天然石墨负极材料与人造石墨负极材料的对比(1) SEM 剖面图: 未经高温石墨化处理的天然石墨负极材料的 SEM 剖面图中存在片状结构间的空隙，人造石墨负极材料 SEM 剖面图致密、无缝隙。(2) XRD: 未经高温石墨化处理的天然石墨负极材料的 XRD 图谱中存在明显的2H 相和 3R 相，人造石墨负极材料 XRD 图谱只存在 2H 相。(3) ID/IG: 未经高温石墨化处理的表面包覆天然石墨负极材料的无序度 ID/IG一般为 0.91.6，人造石墨的无序度 ID/IG 一般为 0.040.34。4.2 经高温（2400-3300）石墨化处理的天然石墨负极材料与人造石墨负材料的对比（分纯天然与人造，复合型两种进行说明）(1) SEM 剖面图: 经高温石墨化处理的纯天然石墨负极材料的 SEM 剖面图中存在片状结构间的空隙，纯人造石墨负极材料 SEM 剖面图结构致密、无缝隙，经高温石墨化处理的复合石墨负极材料的 SEM 剖面图中天然石墨片状结构间空隙与人造石墨致密无缝隙结构共存。
