石墨紙定義

石墨成型方法有三種：（1）碾壓法；（2）模壓法；（3）擠壓法。

一、碾壓成型法

主要用來壓制石墨紙箔或板材。分為單層平板連續(xù)碾壓和多層平板連續(xù)碾壓兩種。

1.單層平板連續(xù)碾壓法

這種碾壓法不用任何粘結(jié)劑就可以將柔性石墨壓制成板材。整個工藝過程是在裝有滾輪碾壓機的專用設(shè)備上進行的。

碾壓機結(jié)構(gòu)組成：裝蠕蟲石墨的料斗1，振動給料裝置，2，輸送帶 3四個壓力輥 4，一對加熱器 5，控制板材厚度的輥筒 6壓花或圖案輥筒 8 和卷輥 9切割刀 10 成品卷輥

工作過程：高純石墨從料斗進入給料裝置，落在輸送帶上。經(jīng)過壓力輥的碾壓，形成一定厚度的料層。加熱裝置產(chǎn)生高溫加熱，以出去料層中的殘存氣體，并使未膨脹的石墨最后一次膨脹。然后將初步成型的反材送入控制厚度尺寸的輥筒中，按規(guī)定尺寸再壓一次，以便得到厚度均勻和一定密度的平整板。最后經(jīng)過切刀切割后，卷上成品筒。

2、單層平板碾壓法

單層平板碾壓，雖然壓板平整光滑，但是不能太厚。一次成型太厚時，其均勻性和密度都難以保證。為了制成厚板，采用多層單板疊加，壓成多層復合板。每兩層之間要加粘結(jié)劑再碾壓成型。成型后要加熱處理，以使粘結(jié)劑碳化和硬化。多層平板碾壓法是在多層連續(xù)碾壓機上進行的。

多層連續(xù)碾壓機工作過程：由單板繞棍引出單板，經(jīng)過粘結(jié)劑涂輥把兩面土上粘結(jié)劑后，與繞輥和單板相合，成為三和厚板，進入輥的間隙碾壓成一定厚度。再送入加熱器中加熱烘干。通過厚度控制輥，調(diào)整厚度達到規(guī)定尺寸，然后送入焙燒裝置中焙燒。當粘結(jié)劑碳化后，在用加壓輥最后加壓成型。

所用連續(xù)碾壓級，能壓制0.6~2mm厚度的柔性石墨板，這是優(yōu)于單層碾壓機的，但是由于板厚也會帶來板材分層剝離的缺點，給使用帶來麻煩。產(chǎn)生的原因是壓制時氣體外溢留在夾層中間，妨礙了層間密切結(jié)合。改進的途徑是，解決壓制過程中的排氣問題。

作耐火材料

石墨及其制品具有耐高溫、高強度的性質(zhì)，在冶金工業(yè)中主要用來制造石墨坩堝，在煉鋼中常用石墨作鋼錠之保護劑，冶金爐的內(nèi)襯。

作導電材料

在電氣工業(yè)上用作制造電極、電刷、碳棒、碳管、水銀正流器的正極，石墨墊圈、電話零件，電視機顯像管的涂層等。

作耐磨潤滑材料

石墨在機械工業(yè)中常作為潤滑劑。潤滑油往往不能在高速、高溫、高壓的條件下使用，而石墨耐磨材料可以在200~2000℃溫度中在很高的滑動速度下，不用潤滑油工作。許多輸送腐蝕介質(zhì)的設(shè)備，廣泛采用石墨材料制成活塞杯，密封圈和軸承，它們運轉(zhuǎn)時勿需加入潤滑油。石墨乳也是許多金屬加工(拔絲、拉管)時的良好的潤滑劑。

作熱交換器，反應槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔等設(shè)備

石墨具有良好的化學穩(wěn)定性，經(jīng)過特殊加工的石墨，具有耐腐蝕、導熱性好，滲透率低等特點，就大量用于制作熱交換器，反應槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵設(shè)備。廣泛應用于石油化工、濕法冶金、酸堿生產(chǎn)、合成纖維、造紙等工業(yè)部門，可節(jié)省大量的金屬材料。

作鑄造、翻砂、壓模及高溫冶金材料

由于石墨的熱膨脹系數(shù)小，而且能耐急冷急熱的變化，可作為玻璃器的鑄模，使用石墨后黑色金屬得到鑄件尺寸精確，表面光潔成品率高，不經(jīng)加工或稍作加工就可使用，因而節(jié)省了大量金屬。生產(chǎn)硬質(zhì)合金等粉末冶金工藝，通常用石墨材料制成壓模和燒結(jié)用的瓷舟。單晶硅的晶體生長坩堝，區(qū)域精煉容器，支架夾具，感應加熱器等都是用高純石墨加工而成的。此外石墨還可作真空冶煉的石墨隔熱板和底座，高溫電阻爐爐管，棒、板、格棚等元件。

用于原子能工業(yè)和國防工業(yè)

石墨具有良好的中子減速劑用于原子反應堆中，鈾一石墨反應堆是目前應用較多的一種原子反應堆。作為動力用的原子能反應堆中的減速材料應當具有高熔點，穩(wěn)定，耐腐蝕的性能，石墨完全可以滿足上述要求。作為原子反應堆用的石墨純度要求很高，雜質(zhì)含量不應超過幾十個PPM。特別是其中硼含量應少于0.5PPM。在國防工業(yè)中還用石墨制造固體燃料火箭的噴嘴，導彈的鼻錐，宇宙航行設(shè)備的零件，隔熱材料和防射線材料。

石墨還能防止鍋爐結(jié)垢

有關(guān)單位試驗表明，在水中加入一定量的石墨粉(每噸水大約用4~5克)能防止鍋爐表面結(jié)垢。此外石墨涂在金屬煙囪、屋頂、橋梁、管道上可以防腐防銹。

石墨可作鉛筆芯、顏料、拋光劑

石墨經(jīng)過特殊加工以后，可以制作各種特殊材料用于有關(guān)工業(yè)部門。

石墨取代銅做為電極

20世紀60年代，銅做為電極材料被廣泛應用，使用率約占90％，石墨僅有10％左右；21世紀，越來越多的用戶開始選擇石墨作為電極材料，在歐洲，超過90％以上的電極材料是石墨。銅，這種曾經(jīng)占統(tǒng)治地位的電極材料，和石墨電極相比它的優(yōu)勢幾乎消失殆盡。是什么導致了這個戲劇性的變化？當然是石墨電極的諸多優(yōu)勢。

（1）加工速度更快：通常情況下，石墨的機械加工速度能比銅快2~5倍；而放電加工速度比銅快2~3倍；材料更不容易變形：在薄筋電極的加工上優(yōu)勢明顯；銅的軟化點在1000度左右，容易因受熱而產(chǎn)生變形；石墨的升華溫度為3650度；熱膨脹系數(shù)僅有銅的1/30。

（2）重量更輕：石墨的密度只有銅的1/5，大型電極進行放電加工時，能有效降低機床（EDM）的負擔；更適合于在大型模具上的應用。

（3）放電消耗更??；由于火花油中也含有C原子，在放電加工時，高溫導致火花油中的C原子被分解出來，轉(zhuǎn)而在石墨電極的表面形成保護膜，補償了石墨電極的損耗。

（4）沒有毛刺；銅電極在加工完成后，還需手工進行修整以去除毛刺，而石墨加工后沒有毛刺，節(jié)約了大量成本，同時更容易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)；

（5）石墨更容易研磨和拋光；由于石墨的切削阻力只有銅的1/5，更容易進行手工的研磨和拋光；

（6）材料成本更低，價格更穩(wěn)定；由于近幾年銅價上漲，如今各向同性石墨的價格比銅更低，相同體積下，東洋炭素的普遍性石墨產(chǎn)品的價格比銅的價格低30％～60％，并且價格更穩(wěn)定，短期價格波動非常小。

正是這種無可比擬的優(yōu)勢，石墨逐漸取代銅成為EDM電極的首選材料。

隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對石墨也開發(fā)了許多新用途。

柔性石墨制品。柔性石墨又稱膨脹石墨，是年代開發(fā)的一種新的石墨制品。美國研究成功柔性石墨密封材料，解決了原子能閥門泄漏問題，隨后德、日、法也開始研制生產(chǎn)。這種產(chǎn)品除具有天然石墨所具有的特性外，還具有特殊的柔性和彈性。因此，是一種理想的密封材料。廣泛用于石油化工、原子能等工業(yè)領(lǐng)域。國際市場需求量逐年增長。

此外，石墨還是輕工業(yè)中玻璃和造紙的磨光劑和防銹劑，是制造鉛筆、墨汁、黑漆、油墨和人造金剛石、鉆石不可缺少的原料。

石墨邦:國內(nèi)首家碳石墨全產(chǎn)業(yè)鏈電商平臺，涵蓋 石墨烯、鱗片石墨、土狀石墨、可膨脹石墨、石墨紙、負極材料、等靜壓石墨、石墨電極、碳纖維以及人造金剛石共十大產(chǎn)品。

目前主流的鋰電池封裝形式主要有三種：圓柱、方形和軟包，不同的封裝結(jié)構(gòu)意味著不同的特性，它們各有優(yōu)缺點，下面我們就來一起探討一下這三種電池的特點吧！

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圓柱形鋰電池

圓柱形鋰電池分為磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、錳酸鋰、鈷錳混合、三元材料不同體系，外殼分為鋼殼和聚合物兩種，不同材料體系電池有不同的優(yōu)點。目前，圓柱主要以鋼殼圓柱磷酸鐵鋰電池為主，這種電池的表現(xiàn)為容量高、輸出電壓高、良好的充放電循環(huán)性能、輸出電壓穩(wěn)定、能大電流放電、電化學性能穩(wěn)定、使用安全、工作溫度范圍寬、對環(huán)境友好。廣泛應用于太陽能燈具、草坪燈具、后備能源、電動工具、玩具模型上。

一個典型的圓柱形電池的結(jié)構(gòu)包括：正極蓋、安全閥、PTC元件、電流切斷機構(gòu)、墊圈、正極、負極、隔離膜、殼體。

最早的圓柱形鋰電池是由日本SONY公司于1992年發(fā)明的18650鋰電池，因為18650圓柱形鋰電池的歷史相當悠久，所以市場的普及率非常高，圓柱形鋰電池采用相當成熟的卷繞工藝，自動化程度高，產(chǎn)品品質(zhì)穩(wěn)定，成本相對較低。圓柱形鋰電池有諸多型號，比如常見的有14650、17490、18650、21700、26650等。圓柱型鋰電池在日本、韓國鋰電池企業(yè)中較為流行，中國國內(nèi)也有相當規(guī)模的企業(yè)生產(chǎn)圓柱形鋰電池。

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方形鋰電池

方形鋰電池通常是指鋁殼或鋼殼方形電池，方形電池的普及率在國內(nèi)很高，隨著近年汽車動力電池的興起，汽車續(xù)航里程與電池容量之間的矛盾日漸突顯，國內(nèi)動力電池廠商多采用電池能量密度較高的鋁殼方形電池為主，因為方形電池的結(jié)構(gòu)較為簡單，不像圓柱電池采用強度較高的不銹鋼作為殼體及具有防爆安全閥的等附件，所以整體附件重量要輕，相對能量密度較高。方型電池采用卷繞和疊片兩種不同的工藝。

但由于方形鋰電池可以根據(jù)產(chǎn)品的尺寸進行定制化生產(chǎn)，所以市場上有成千上萬種型號，而正因為型號太多，工藝很難統(tǒng)一。方形電池在普通的電子產(chǎn)品上使用沒有問題，但對于需要多只串、并聯(lián)的工業(yè)設(shè)備產(chǎn)品，最好使用標準化生產(chǎn)的圓柱形鋰電池，這樣生產(chǎn)工藝有保證，以后也更容易找到可替換的電池。

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軟包鋰電池

軟包鋰電池是液態(tài)鋰離子電池套上一層聚合物外殼，與其他電池最大的不同之處在于軟包裝材料(鋁塑復合膜)，這也是軟包鋰電池中最關(guān)鍵、技術(shù)難度最高的材料。軟包裝材料通常分為三層，即外阻層(一般為尼龍BOPA或PET構(gòu)成的外層保護層)、阻透層(中間層鋁箔)和內(nèi)層(多功能高阻隔層)。

軟包電池的包裝材料和結(jié)構(gòu)使其擁有下面一系列優(yōu)勢：

1.安全性能好

軟包電池在結(jié)構(gòu)上采用鋁塑膜包裝，在發(fā)生安全隱患的情況下軟包電池最多只會鼓氣裂開，而不像鋼殼鋁殼電芯那樣會發(fā)生爆炸。

2.重量輕

軟包電池重量較同等容量的鋼殼鋰電輕40%，較鋁殼電池輕20%。

3.容量大

軟包電池較同等規(guī)格尺寸的鋼殼電池容量高10～15%，較鋁殼電池高5～10%。

4.內(nèi)阻小

軟包電池的內(nèi)阻較小，目前國產(chǎn)軟包電池芯的內(nèi)阻最小可做到35mΩ以下，極大的降低了電池的自耗電。

5.設(shè)計靈活

軟包電池的形狀可根據(jù)客戶的需求定制，開發(fā)新的電芯型號。

然而軟包鋰電池現(xiàn)有的軟包電池芯型號較少，無法滿足市場需求；同時開發(fā)新的型號成本高。

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對比分析

電池形狀：方形鋰電池可以是任意大小，所以是圓柱電池不能比的。

倍率特性：圓柱形鋰電池焊接多極耳的工藝限制，所以倍率特性稍差于方形多極耳方案

放電平臺：采用相同的正極材料、負極材料、電解液所以理論上放電平臺是一致的，但是方形電池內(nèi)阻稍占優(yōu)勢，所以放電平臺稍微高一點。

產(chǎn)品質(zhì)量：圓柱鋰電池工藝非常成熟，極片公有二次分切缺陷機率低，且卷繞工藝較疊片工藝成熟度及自動化程度都要高疊片工藝目前還在采用半手工方式，所以對于電池的品質(zhì)存在不利影響。

極耳焊接：圓柱鋰電池極耳較方形鋰電池更易焊接，方形電池易產(chǎn)生虛焊影響電池品質(zhì)。

PACK成組：圓形電池相對具有更易用特點，所以PACK方案簡單，散熱效果好，方形電池PACK時要解決好散熱的問題。

結(jié)構(gòu)特點：方形電池邊角處化學活性能較差，長期使用電池性能下降較為明顯。

總的來說，圓柱、方形和軟包三種封裝類型的電池各有優(yōu)勢，也各有不足，每種電池都有自己主導的領(lǐng)域，比如，方形電池中磷酸鐵鋰較多，軟包電池中三元更多一些。隨著新能用汽車新補貼政策的出臺，電池的系統(tǒng)能量密度成為一項重要考核指標。

比如，補貼新政要求純電動客車續(xù)駛里程不低于200公里、電池系統(tǒng)能量密度要高于85Wh/kg、電池系統(tǒng)總質(zhì)量占整車整備質(zhì)量比例不高于20%，這些都說明補貼向著重量更輕、續(xù)航里程更高的三元電池方向轉(zhuǎn)變。三元軟包電池容量較同等尺寸規(guī)格的鋼殼鋰電高10~15%、較鋁殼電池高5~10%，而重量卻比同等容量規(guī)格的鋼殼電池和鋁殼電池更輕，因此，補貼新政對三元軟包電池更有利。

鑒于軟包電池的優(yōu)勢，業(yè)內(nèi)專家預計，隨著電池路線的發(fā)展，軟包電池在新能源汽車市場的滲透率將不斷提升，未來軟包電池在各類型電池中的占比有望超過50%。

來源：鋰電回收聯(lián)盟 石墨邦編輯整理，轉(zhuǎn)載請注明。

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