负极行业研究报告：石墨化（31页）

行业报告下载 2021年12月17日 07:53 管理员

影响石墨化的主要因素是原料、温度、时间、压力和催化剂等。1）原料：在高温下容易转化成石墨的无定形碳称为易石墨化炭（或称为可石墨化炭）。石油焦、针状焦等属于易石墨化炭。易石墨化炭在炭化制备过程中一般经历了溶融状态，其结构中碳分子簇团接近相互平行排列。2）温度决定着石墨化程度。不同的炭材料，开始石墨化转变温度不同。石油焦一般在 1700℃就开始进入石墨化，而针状焦则要在 2000℃左右才能进入石墨化的转化阶段。加热温度越高，电阻率越低、相邻晶层间距越接近理想石墨晶体的0.3354nm，石墨化程度越高。3）时间：石墨化程度和高温下的停留时间也有一定的关系，石墨化温度越高，进入石墨化稳定状态需要的时间越短，保温时间越长，电阻率越低，石墨化程度就越高。另外，加压对石墨化有明显的促进作用；催化剂在一定条件下的添加，可以促进石墨化的进行，如硼、铁、娃、钛、键、镁及其某些化合物等。石墨化工艺的关键环节是装炉。石墨化工艺流程主要包括铺炉底、砌炉芯、负极材料前驱体及保温料体装炉、送电、冷却、负极材料及副产品出炉、包装等步骤。对于装炉环节而言，通过不断优化炉内加工材料的装炉方式，炉内空间的使用效率将不断提高。

石墨化加工行业中，企业按照加工物料重量收费，炉内空间使用效率的提高将提升企业盈利能力。坩埚装炉法和厢式装炉法目前广泛应用。1）坩埚装炉将待加工的负极材料装填于圆柱形的石墨坩埚中，再将坩埚摆放于炉内进行加热，同时需在坩埚间填充石油焦作为导电材料及保温料使炉内构成电流回路。该技术路线成熟，装炉料、吸料工序复杂程度及炉内坩埚摆放精度要求适中，可操作性较强。2）厢式炉工艺将整个炉芯空间分成若干个等容积腔室，负极材料直接放在石墨板材所围成的厢体中，厢体通电后自身发热，既作为容器也可以加热。厢式炉对石墨化工艺掌握程度及技术优化水平要求较高，厢板拼接的精度要求高，装料吸料操作难度加大，加热过程需更加精确地控制送电曲线及温度测量。坩埚装炉法：应用较多的是艾奇逊法，其耗电量大，需要大量的电阻加热料和保温覆盖料，内部运输成本较高，敞开冶炼带来废气难以收集，但由于温度可保持较高，容量高，首次效率高，石墨化度较高，适用于中高端产品。内串式石墨化工艺与艾奇逊石墨化工艺的主要区别是不需要辅料协助加热，产品放入坩埚并串联，由电极从两端对产品加热，产品本身电阻产热。厢式装炉法：相比坩埚法而言减少了生产辅料，耗电量下降、成本降低，生产效率提升，但容量、首效和石墨化程度略逊于坩埚装炉法。连续法：耗电最少，无生产辅料，连续生产下的成本大幅降低、能量利用率较高，环保，一致性好，但容量、首效和石墨化程度较低，可应用于中低端产品，若产品品质能得以提高，则有望成为未来的方向。

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