專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種評(píng)價(jià)石墨和/或石墨化碳材料電化學(xué)性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于一種評(píng)價(jià)石墨和/或石墨化碳材料電化學(xué)性能的方法，尤其是關(guān)于一種評(píng)價(jià)用作手機(jī)用二次鋰離子電池負(fù)極材料的石墨和/或石墨化碳材料電化學(xué)性能的方法。
背景技術(shù)：
：石墨和/或石墨化碳材料具有典型的層狀結(jié)構(gòu)特征，在石墨層面內(nèi)，碳原子呈六角形排列并向二維方向延伸，層面間每個(gè)碳原子與其相鄰的三個(gè)碳原子以spZ雜化的強(qiáng)(5鍵結(jié)構(gòu)形式存在，結(jié)構(gòu)相當(dāng)穩(wěn)定；在石墨層與層之間，碳一碳之間僅以弱的范得華力(VanderWaals)結(jié)合，層面間距大約為0.34納米，由于石墨層面之間的結(jié)合力薄弱，且空間較大，容易插入其他金屬或非金屬分子、原子、離子或離子團(tuán)，形成石墨層間化合物(graphiteintercalationcompounds簡(jiǎn)稱(chēng)GIC)。因此，石墨和/或石墨化碳材料常用作二次鋰離子電池的負(fù)極活性物質(zhì)。研究表明，作為手機(jī)用二次鋰離子電池負(fù)極活性物質(zhì)的石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)性能的好壞，對(duì)電池的容量、壽命、充放電特性等電化學(xué)性能的影響很大。對(duì)手機(jī)用二次鋰離子電池生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)確了解和正確評(píng)價(jià)用作電池負(fù)極材料的石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)性能，對(duì)電池設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和質(zhì)量控制都是相當(dāng)重要的。而全面評(píng)價(jià)石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)性能，通常的辦法是按照常規(guī)的生產(chǎn)工藝將石墨和/或石墨化碳材料作為負(fù)極活性物質(zhì)做成鋰離子樣品電池，然后以二次電池循環(huán)壽命測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量電池的循環(huán)壽命，然后根據(jù)電池的循環(huán)壽命判斷石墨和/或石墨化碳材料的循環(huán)壽命是否滿足電池需要;并以被測(cè)試的石墨和/或石墨化碳材料樣品作正極活性物質(zhì)、以金屬鋰作負(fù)極活性物質(zhì)做成紐扣電池作為模擬電池，測(cè)試模擬電池的電化學(xué)容量，然后據(jù)此判斷石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)比容量是否滿足電池需要。根據(jù)上述循環(huán)壽命和電化學(xué)比容量來(lái)綜合判斷負(fù)極材料石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)性能是否滿足電池需要。這種辦法雖然得到的數(shù)據(jù)是可靠的，但存在實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、成本高的缺點(diǎn)。例如，對(duì)于循環(huán)壽命性能測(cè)試，正常情況下，需要半個(gè)月至l個(gè)月的時(shí)間，這樣長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)周期，很難滿足電池生產(chǎn)廠家的來(lái)料檢驗(yàn)需求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有石墨和/或石墨化碳材料電化學(xué)性能評(píng)價(jià)方法周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，提供一種能夠快速有效地評(píng)價(jià)石墨和/或石墨化碳材料電化學(xué)性能的方法。本發(fā)明提供的評(píng)價(jià)石墨和/或石墨化碳材料電化學(xué)性能的方法包括(A)獲取石墨和/或石墨化碳材料晶體參數(shù)值；(B)設(shè)定石墨和/或石墨化碳材料的晶體參數(shù)值范圍；及(C)判斷石墨和/或石墨化碳材料晶體參數(shù)值是否在設(shè)定的晶體參數(shù)值范圍內(nèi)；當(dāng)上述晶體參數(shù)值在相應(yīng)的設(shè)定的晶體參數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，判定該石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)性能滿足電池需要，所述石墨和/或石墨化碳材料晶體參數(shù)值包括晶面間距值和衍射峰寬度值或者包括石墨化程度值和晶體層面堆積厚度值和晶體大小尺寸值，所述電化學(xué)性能包括石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)比容量和循環(huán)壽命。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，只需從石墨和/或石墨化碳材料的晶體結(jié)構(gòu)入手，判斷石墨和/或石墨化碳材料的晶體參數(shù)值是否在上述參數(shù)值范圍內(nèi)即可有效判斷該石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)性能，從而能夠大大縮短石墨和/或石墨化碳材料電化學(xué)性能是否滿足電池需要的判斷時(shí)間，這對(duì)手機(jī)用二次鋰離子電池生產(chǎn)廠家正確選用原材料、縮短來(lái)料測(cè)試檢驗(yàn)周期、降低測(cè)試檢驗(yàn)成本都具有重要的意義。而且上述方法只需使用常用的XRD衍射方法一次即可測(cè)出該方法所需的石墨和/或石墨化碳材料晶體參數(shù)值(完成一個(gè)樣品的測(cè)試，大約只需要20分鐘的時(shí)間)，因而大大簡(jiǎn)化了操作步驟，節(jié)約了大量人力和物力，從而使生產(chǎn)成本大大降低。本發(fā)明提供的評(píng)價(jià)石墨和/或石墨化碳材料電化學(xué)特性的方法非常適合于手機(jī)用二次鋰離子電池生產(chǎn)廠家對(duì)石墨和/或石墨化碳材料進(jìn)行快速評(píng)審、檢驗(yàn)和品質(zhì)控制，也非常適合用作石墨和/或石墨化碳材料原材料生產(chǎn)廠家進(jìn)行產(chǎn)品改進(jìn)的依據(jù)。圖1為本發(fā)明實(shí)施例1-6中測(cè)得的石墨化碳樣品的XRD圖。具體實(shí)施方式根據(jù)本發(fā)明，所述石墨和/或石墨化碳材料的晶體參數(shù)值為晶面間距值和衍射峰寬度值。其中，所述晶面間距值表示具有層狀結(jié)構(gòu)的石墨和/或石墨化碳材料層面之間的距離。晶面間距值是聯(lián)系石墨和/或石墨化碳材料衍射角度與晶胞點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的橋梁，它不受單色X-射線波長(zhǎng)的影響，即不管XRD儀器采用Cu靶的Ka線還是用Co靶的Kp線進(jìn)行測(cè)定，對(duì)石墨和/或石墨化碳材料的同一晶面的晶面間距值都是一樣的，但對(duì)于不同種類(lèi)的石墨和/或石墨化碳材料，其晶體結(jié)構(gòu)(單胞尺寸和形狀)千差萬(wàn)別，在衍射圖上表現(xiàn)出的特征晶面間距值也千差萬(wàn)別，由此可以客觀判斷石墨和/或石墨化碳材料的類(lèi)型。所述晶面間距值可以是各個(gè)晶面層的晶面之間的間距值，本發(fā)明優(yōu)選為圖1所示的002晶面層(倒易點(diǎn)陣)的晶面間距值，即002晶面間距值，用doo2表示。d(K)2可以通過(guò)布拉格方程2d()()2Sine-nX(e為XRD測(cè)定石墨和/或石墨化碳材料樣品衍射花樣的衍射角度的一半，入是儀器所用單色x-射線源的波長(zhǎng)，n為正整數(shù)，在儀器測(cè)量條件一定的情況下，nt為固定值，單位為埃)計(jì)算得到，上述計(jì)算可以通過(guò)XRD衍射儀完成。本發(fā)明人優(yōu)選所述設(shè)定的002晶面間距值的范圍為3.35-3.40埃，更優(yōu)選為3.354-3.370埃。根據(jù)本發(fā)明，所述衍射峰寬度值可以是石墨和/或石墨化碳材料晶體各個(gè)晶面的衍射峰寬度值，例如可以是圖1所示的002晶面和/或100晶面的衍射峰寬度值。所述衍射峰寬度值可以是衍射峰的積分寬值，也可以是衍射峰的半峰寬值。本發(fā)明優(yōu)選所述衍射峰寬度值為100晶面衍射峰半峰寬值(以下稱(chēng)FWHM,。())和002晶面衍射峰半峰寬值(以下稱(chēng)FWHM。。2)。所述設(shè)定的100晶面衍射峰的半峰寬值的范圍優(yōu)選為不超過(guò)0.520°，所述設(shè)定的002晶面衍射峰的半峰寬值的范圍優(yōu)選不超過(guò)0.380°。晶面衍射峰的半峰寬值越小且越接近于O，石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)性能越好，但由于儀器的緣故，目前石墨和/或石墨化碳材料的100晶面衍射峰半峰寬值最小只能達(dá)到0.200°，002晶面衍射峰的半峰寬值最小只能達(dá)到0.100°，因此本發(fā)明更優(yōu)選100晶面衍射峰的半峰寬值為0.200°-0.520°，002晶面衍射峰的半峰寬值更優(yōu)選為0.100°-0.380°。根據(jù)本發(fā)明，所述石墨和/或石墨化碳材料的晶體參數(shù)值還可以是石墨和/或石墨化碳材料的石墨化程度值、晶體層面堆積厚度值和/或晶體大小尺寸值，其中所述石墨化程度值(G%)在0-100%范圍內(nèi)，表示碳材料石墨化的程度，石墨化程度越高，該碳材料越適合用作手機(jī)用二次鋰離子電池負(fù)極材料；石墨化程度越低，該碳材料越不適合用作手機(jī)用二次鋰離子電池負(fù)極材料。根據(jù)本發(fā)明，所述設(shè)定的石墨化程度的范圍為80-100%。其中石墨化程度低于80%的碳材料包括乙炔黑、碳黑，它們均不適合用作手機(jī)用二次鋰離子電池負(fù)極材料。GX可通過(guò)d。02計(jì)算得到G%=[(3.44-doo2)/(3.44-3.354)]X100%(式中d,的單位為埃)。當(dāng)doo2=3.354埃時(shí)，石墨化程度G。/。為100%;當(dāng)doo2=3.44埃時(shí)，石墨化程度G。/。為OX。所述晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)包括晶體層面堆積厚度(用Lc表示)和晶體大小尺寸(用La表示)。晶體層面堆積厚度(Lc)表示石墨和/或石墨化碳材料002晶面在c軸方向的堆疊厚度。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，晶體層面堆積厚度Lc越大，石墨和/或石墨化碳材料的放電容量越大。這是因?yàn)楫?dāng)石墨和/或石墨化碳材料晶體在c軸方向堆疊厚度越大(即Lc越大)時(shí)，可儲(chǔ)鋰的碳層層數(shù)就越多，相應(yīng)地增加了可儲(chǔ)鋰離子的總量；另外，Lc越大，鋰離子進(jìn)出碳層的"通道"增加，有利于提高石墨和/或石墨化碳材料的快速充放電能力。對(duì)于手機(jī)電池用負(fù)極材料，優(yōu)選石墨和/或石墨化碳材料的晶體層面堆積厚度Lc不小于240埃，更優(yōu)選為240-1000埃。Lc可通過(guò)002晶面衍射峰半峰寬值計(jì)算得到，其中Lc(埃)=1.54056/(FWHMoo2XCose)(式中FWHMoo2的單位為弧度)或者Lc(埃)=(1.54056X180)/(FWHMoo2X3.14156XCose)(式中FWHM0()2的單位為度)。晶體大小尺寸La表示石墨和/或石墨化碳材料100晶面在a軸方向的延展尺寸大小。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，晶體大小尺寸La越大，石墨和/或石墨化碳材料的小電流放電電位平臺(tái)的平穩(wěn)性越高，但快速充放電能力越低。當(dāng)石墨和/或石墨化碳材料晶體在a軸方向延展尺寸大小越大(即La越大)時(shí)，石墨和/或石墨化碳材料的層面越發(fā)達(dá)，所儲(chǔ)存Li離子的有序性就越強(qiáng)，其它條件相同的情況下儲(chǔ)存Li離子的量就增加，可逆容量就越大；另外，所儲(chǔ)存Li離子的有序性就越強(qiáng)，越有利于保持平穩(wěn)的放電電位平臺(tái)。對(duì)于手機(jī)電池用負(fù)極材料，優(yōu)選石墨和/或石墨化碳材料的晶體大小尺寸不小于180埃，更優(yōu)選為180-500埃。La可通過(guò)100晶面衍射峰半峰寬值計(jì)算得到，其中La(埃)=1.54056/(FWHM1()()XCose)(式中FWHM100的單位為弧度)或者La(埃)二(1.54056X180)/(FWHMKM)X3.14156XCose)(式中FWHM10o的單位為度)。本發(fā)明所述石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)性能包括石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)比容量和循環(huán)壽命。所述電化學(xué)比容量、循環(huán)壽命均沿用本領(lǐng)域的常規(guī)定義，例如，所述電化學(xué)比容量指單位質(zhì)量材料其電化學(xué)容量的大小，是評(píng)價(jià)電池材料電化學(xué)活性的度量指標(biāo)，對(duì)于二次電池來(lái)說(shuō)，一般是指可逆電化學(xué)比容量，單位為毫安時(shí)/克；所述循環(huán)壽命是指電池在正常的使用條件下，電池容量衰減到初始容量80%時(shí)的充放電循環(huán)次數(shù)，單位為次。這是二次鋰離子電池生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)各種不同用途電池如手機(jī)電池(需要在小電流放電條件下，具有穩(wěn)定的放電電壓平臺(tái)和長(zhǎng)的放電時(shí)間)的前提和基礎(chǔ)。當(dāng)石墨和/或石墨化碳材料的上述晶體參數(shù)值均在相應(yīng)的設(shè)定范圍內(nèi)時(shí)，該石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)性能滿足電池的需要。本發(fā)明所述石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)性能滿足電池的需要是指將上述石墨和/或石墨化碳材料作為電池正極材料制成紐扣電池時(shí)，所得電池的電化學(xué)比容量不低于330毫安時(shí)/克；將上述石墨和/或石墨化碳材料作為電池負(fù)極材料制成常規(guī)鋰離子電池時(shí)，循環(huán)壽命不低于400次循環(huán)。本發(fā)明中，所述石墨和/或石墨化碳材料可以是天然石墨和/或人造石墨，所述人造石墨可以是軟碳和/或中間相碳微球。本發(fā)明中，所述石墨和/或石墨化碳材料晶體參數(shù)值可以使用XRD衍射法獲得。所述XRD衍射法為常規(guī)的多晶(粉末)XRD衍射法即可，例如可以包括將石墨和/或石墨化碳材料晶體樣品放入多晶(粉末)XRD衍射儀中進(jìn)行掃描測(cè)試，X-射線衍射儀自動(dòng)對(duì)所得原始數(shù)據(jù)按照下列順序進(jìn)行處理9點(diǎn)平滑；扣背底；尋峰得到doo2值；對(duì)d。Q2值進(jìn)行校正計(jì)算；測(cè)量002、100晶面的FWHM(K)2、FWHM咖。上述步驟的具體操作已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。測(cè)得d。。2值、FWHMQ()2、FWHM!。。后，根據(jù)上述公式即可分別計(jì)算得到GX、Lc、La。由于一般的x-射線粉末衍射儀器通常為聚焦性的光路系統(tǒng)，按照衍射幾何的要求，所測(cè)試樣品應(yīng)該為具有一定曲率半徑(由儀器的測(cè)角儀的旋轉(zhuǎn)半徑?jīng)Q定，即試樣表面應(yīng)彎曲成與測(cè)角儀聚焦園的曲率相一致)，這樣才不會(huì)存在樣品的位置誤差。實(shí)際上，由于操作方面的原因，通常情況下，樣品一般為平板樣品，被測(cè)試面為一個(gè)平面，這樣在低角度就不可避免的存在樣品的位置誤差，該誤差為系統(tǒng)誤差，通常向低角度方向偏移。石墨和/或石墨化碳材料的(002)衍射峰位于低衍射角度，同樣存在向低角度偏移的系統(tǒng)誤差。因此，雖然未經(jīng)校正的do02值也是可用的，但是，為了進(jìn)一步提高準(zhǔn)確度，優(yōu)選使用校正后的d,值。校正石墨和/或石墨化碳材料d,值的方法可以是內(nèi)標(biāo)法，即在石墨和/或石墨化碳材料粉末中加入內(nèi)標(biāo)物質(zhì)(如加入4重量％的硅粉)，在測(cè)試結(jié)果中，利用硅粉的衍射峰的位置來(lái)對(duì)石墨和/或石墨化碳材料的002衍射峰進(jìn)行校正。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)采用精密指標(biāo)化方法對(duì)doo2進(jìn)行校正可以更加有效地提高d。02值的準(zhǔn)確度。采用精密指標(biāo)化方法對(duì)石墨和/或石墨化碳材料的do()2進(jìn)行校正的一般步驟為首先利用測(cè)定的衍射圖求解石墨和/或石墨化碳材料晶體結(jié)構(gòu)的周期性和對(duì)稱(chēng)性(即衍射峰的衍射指數(shù)標(biāo)定)，求出晶體的晶胞參數(shù)，按系統(tǒng)消光規(guī)律進(jìn)一步推斷其可能的點(diǎn)群和空間群。然后對(duì)衍射峰標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行精密化修正(即精密指標(biāo)化)，它是利用非線性最小二乘方調(diào)整晶胞參數(shù)和峰形參數(shù)，使計(jì)算譜最佳擬合實(shí)測(cè)譜，根據(jù)計(jì)算譜與實(shí)測(cè)譜的對(duì)比，不斷調(diào)整修正過(guò)的結(jié)構(gòu)模型和峰形參數(shù)，進(jìn)行多輪計(jì)算，直到計(jì)算譜與實(shí)測(cè)譜的相符合程度使R值指標(biāo)足夠小時(shí)，精密指標(biāo)化程序完成。因此，本發(fā)明優(yōu)選對(duì)d,值進(jìn)行校正計(jì)算的方法為精密指標(biāo)化方法。精密指標(biāo)化程序通常為一種x-射線衍射儀自身攜帶的公知的數(shù)據(jù)處理程序提供，例如，日本理學(xué)公司生產(chǎn)的D/MAX2200PC型X-射線粉末衍射儀攜帶的數(shù)據(jù)處理程序MDI-JADE(5.0)中就包括精密指標(biāo)化程序，可自動(dòng)對(duì)d。。2值進(jìn)行校正。除非特別說(shuō)明，本發(fā)明中所述doo2值是指通過(guò)上述精密指標(biāo)化方法修正后所得。本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，引起衍射峰形寬化的因素主要有兩類(lèi)，一是儀器因素引起的寬化，二是樣品因素引起的寬化。所以，本發(fā)明優(yōu)選在用XRD進(jìn)行測(cè)試時(shí)首先對(duì)儀器的寬化進(jìn)行校正，包括消除儀器機(jī)械致寬因素(簡(jiǎn)稱(chēng)儀器校正)和消除X-射線源Ka2線的致寬因素(或稱(chēng)Ka線分離，Ka2線扣除)。消除儀器機(jī)械因素可以采用如下方法進(jìn)行釆用粒度為25-44微米的石英粉(a-Si02)作標(biāo)準(zhǔn)試樣，用衍射儀步進(jìn)掃描測(cè)a-Si02的衍射峰，該峰的寬度即為儀器本身寬化引起；在通常情況下，儀器的寬化函數(shù)接近于高斯型，所以常用樣品寬度=(測(cè)試寬度2-儀器寬化2)1/2進(jìn)行校正計(jì)算。除了對(duì)儀器寬化進(jìn)行校正外，優(yōu)選還采用加權(quán)計(jì)算的方法(Rachinger分峰法)對(duì)Kot雙線進(jìn)行分離，求得Kal所產(chǎn)生的真實(shí)寬度，消除Ka2線的影響。除非特別說(shuō)明，本發(fā)明中所述晶體參數(shù)值是指通過(guò)上述儀器修正和參數(shù)修正后所得。上述儀器修正和參數(shù)修正可以由X-射線衍射儀自身攜帶的公知的程序如日本理學(xué)公司生產(chǎn)的D/MAX2200PC型X-射線粉末衍射儀攜帶的數(shù)據(jù)處理程序MDI-JADE(5.0)自動(dòng)完成。所述XRD衍射儀的測(cè)量條件優(yōu)選為銅X-射線源，波長(zhǎng)^=1.54056埃，Cu/Kotl，Cu靶的使用功率為40千伏、20毫安；使用石墨單色器；測(cè)角儀的掃描速率為6度/分，掃描范圍2e=io°-8o°，掃描方式為e/2e聯(lián)動(dòng)掃描；掃描步徑o.o2度/步；光路發(fā)散狹縫為r、防散射狹縫為io毫米、可變狹縫為儀器自動(dòng)調(diào)整、接收狹縫為0.3毫米。所述XRD衍射儀可以是各種類(lèi)型的多晶(粉末)XRD衍射儀，優(yōu)選為綜合穩(wěn)定性優(yōu)于P/。的X-射線粉末衍射儀。所述綜合穩(wěn)定性可通過(guò)在儀器最佳測(cè)量條件下重復(fù)測(cè)量Si標(biāo)準(zhǔn)樣品多次，例如10次，并計(jì)算Si的最強(qiáng)衍射峰(lll衍射峰)的積分強(qiáng)度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(a/I)小于1%為合格而判斷。下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例1本實(shí)施例用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明提供的評(píng)價(jià)石墨和/或石墨化碳材料電化學(xué)性能的方法。儀器日本理學(xué)公司生產(chǎn)的D/MAX22O0PC型X-射線粉末衍射儀；儀器配置及測(cè)試條件銅X-射線源，波長(zhǎng)X=1.54056埃，Cu/Kal,Cu靶的使用功率為40千伏、20毫安；使用石墨單色器；測(cè)角儀的掃描速率為6度/分、掃描范圍為2e=io°-80°，掃描方式為e/2e聯(lián)動(dòng)掃描；掃描步徑為0.02度/步；光路發(fā)散狹縫為r、防散射狹縫為io毫米、可變狹縫為儀器自動(dòng)調(diào)整、接收狹縫為0.3毫米；儀器數(shù)據(jù)處理軟件為MDI-JADE(5.0);石墨和/或石墨化碳材料樣品國(guó)產(chǎn)天然石墨樣品，編號(hào)為I;具體操作步驟1、準(zhǔn)備待測(cè)樣品取0.5克石墨樣品I與0.3毫升(即用常規(guī)滴定管移取l滴)硅油粘結(jié)劑攪拌均勻；取標(biāo)準(zhǔn)鋁質(zhì)樣品框架平放于玻璃平面上，測(cè)試面向下，在樣品框架的凹槽(凹槽尺寸20毫米X18毫米X2毫米)中填滿已經(jīng)攪拌均勻的樣品I,并壓實(shí)，去掉多余的料，小心拿起鋁質(zhì)樣品框架，得到平行于樣品框架表面的平整的測(cè)試面；2、準(zhǔn)備儀器運(yùn)行D/MAX2200PC型X-射線粉末衍射儀自帶光路校準(zhǔn)程序，把儀器的光路系統(tǒng)調(diào)整到最佳狀態(tài)；重復(fù)測(cè)量Si標(biāo)準(zhǔn)樣品IO次，計(jì)算lll衍射峰積分強(qiáng)度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(cj/I)小于1%為合格；3、獲取晶體參數(shù)值用X-射線粉末衍射儀(XRD)在設(shè)定的條件下對(duì)石墨和/或石墨化碳材料粉末樣品I進(jìn)行掃描，得到石墨粉末樣品I的原始衍射圖；X-射線粉末衍射儀自動(dòng)對(duì)所得到原始衍射圖數(shù)據(jù)進(jìn)行以下順序的處理9點(diǎn)平滑；Kal與Ka2分離并修正以消除Ka2的影響；儀器變寬校正、扣背底；尋峰；衍射峰的精密指標(biāo)化；得到樣品I的衍射圖如圖1中的A所示；準(zhǔn)確測(cè)量002晶面間距值doG2、002及100晶面的半峰寬值FWHMoo2和FWHM,(x);結(jié)果如表l所示；4、評(píng)價(jià)石墨樣品的電化學(xué)性能將上述獲得的do()2、FWHMoo2和FWHMh)。與本發(fā)明提供的相應(yīng)的設(shè)定的參數(shù)值范圍進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)樣品的d證、FWHMoo2和FWHMux)均在相應(yīng)的參數(shù)值范圍內(nèi)，或者根據(jù)上述dco2、FWHM。。2和FWHM,。。計(jì)算石墨化程度G。/。值、晶體層面堆積厚度Lc值、晶體大小尺寸La值，結(jié)果如表1所示，然后將所得的石墨化程度GM值、晶體層面堆積厚度Lc值和晶體大小尺寸La值與相應(yīng)的設(shè)定的參數(shù)值范圍進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)0%、Lc和La值均在相應(yīng)的設(shè)定的參數(shù)值范圍內(nèi)，由此判定該石墨的電化學(xué)性能滿足電池需要，為合格樣品。實(shí)施例2-6本實(shí)施例2-6用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明提供的評(píng)價(jià)石墨和/或石墨化碳材料電化學(xué)性能的判定方法。按照實(shí)施例1所述的測(cè)試方法分別對(duì)表1所示的石墨和/或石墨化碳材料樣品II、III、IV、V和VI進(jìn)行XRD衍射測(cè)試，并按照實(shí)施例1所述的方法對(duì)石墨和/或石墨化碳材料樣品的電化學(xué)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，不同的是樣品I分別采用國(guó)產(chǎn)系列石墨和/或石墨化碳材料樣品n、III、IV、V和VI代替，得到樣品的衍射圖如圖1中B、C、D、E、F所示，樣品的002晶面間距值doo2、002及100晶面的半峰寬值FWHMqo2和FWHM100、石墨化程度G。/。值、晶體層面堆積厚度Lc值、晶體大小尺寸La值的結(jié)果如表1所示。表l實(shí)施例編號(hào)實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5實(shí)施例6樣品編號(hào)1IIIIIIVVVI樣品種類(lèi)天然石墨天然石墨天然石墨天然石墨軟碳中間相碳微球d002(埃)3.36993.37463.36423.36363.37063.3708石墨化程度76.04%88.14%93.49%肌70%80.47%Fw觀啦r)0.3110.3240.3350.2190.4740.387FW薩,oo(。)0.4010.3060.3290.1790.4960.493Lc(埃)291.59279.86270.67414.08191,28234.30La(埃)236.00309.29287.68528.781卯.81191.99從上表1的結(jié)果可以看出，樣品II的002晶面衍射峰層面間距(do。2)值不在3.354-3.370埃的設(shè)定參數(shù)值范圍內(nèi)，V和VI兩個(gè)樣品的FWHMo。2值均不小于0.380°即不在設(shè)定的參數(shù)值范圍內(nèi)；或者樣品II的石墨化程度G%不在80-100%的設(shè)定的參數(shù)值范圍內(nèi)，V和VI兩個(gè)樣品的晶體層面堆積厚度(Lc)值不大于240埃即不在設(shè)定的參數(shù)值范圍內(nèi)，因此可以判定上述三個(gè)樣品的電化學(xué)性能不能滿足電池的需要，也即使用上述樣品分別作為電池負(fù)極材料制得的鋰離子電池不能同時(shí)達(dá)到下述要求電化學(xué)比容量至少為330毫安時(shí)/克、循環(huán)壽命至少為400次循環(huán)；I、III、IV三個(gè)樣品的002晶面衍射峰層面間距(d。。2)值在3.354-3.370埃的設(shè)定參數(shù)值范圍內(nèi)、FWHM002值在小于0.380°的設(shè)定的參數(shù)值范圍、FWHMuM)值在小于0.520°的設(shè)定的參數(shù)值范圍或者石墨化程度(G)值在80-100%的設(shè)定的參數(shù)值范圍內(nèi)、晶體層面堆積厚度(Lc)值在大于240埃的設(shè)定的參數(shù)值范圍，且晶體大小尺寸(La)值在大于180埃的設(shè)定的參數(shù)值范圍，因此判定使用上述樣品作為負(fù)極活性物質(zhì)制得的鋰離子電池同時(shí)達(dá)到下述要求電化學(xué)比容量至少為330毫安時(shí)/克、循環(huán)壽命至少為400次循環(huán)。實(shí)施例7-12以下實(shí)施例用來(lái)驗(yàn)證本發(fā)明方法的有效性。1、石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)比容量。分別按照下述步驟測(cè)試石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)比容量以厚度為0.06毫米、直徑為16毫米、重量為0.0064克的金屬鋰片為負(fù)極活性物質(zhì)，以改性聚丙烯隔膜為隔膜，以1摩爾/升的LiPF6溶液為電解液，分別以0.05克與上述樣品I、II、III、IV、V和VI相同的石墨或石墨化碳材料為正極活性物質(zhì)，制成2016型紐扣電池Sl-S6。分別按照下述步驟測(cè)定電化學(xué)比容量:將電池?cái)R置60分鐘后以0.2毫安電流化成至0.2伏電壓，然后分別以l毫安、0.8毫安、0.7毫安、0.6毫安恒電流放電至0.005伏，擱置30分鐘后，再以0.5毫安、0.3毫安、0.1毫安、0.06毫安、0.03毫安恒電流放電至0.005伏，擱置30分鐘后以0.3毫安電流恒電流充電，記錄充電至電池電壓達(dá)2.5伏的時(shí)間，根據(jù)紐扣電池的標(biāo)準(zhǔn)容量(毫安時(shí))=充電電流(毫安)X充電時(shí)間(小時(shí))計(jì)算紐扣電池的標(biāo)準(zhǔn)容量，標(biāo)準(zhǔn)容量除以紐扣電池的正極活性物質(zhì)(石墨和/或石墨化碳材料)的重量即得紐扣電池正極活性物質(zhì)(石墨和/或石墨化碳材料)的電化學(xué)比容量，結(jié)果如表2所示。2、石墨及石墨化碳材料的循環(huán)壽命。分別按照下述步驟測(cè)試石墨和/或石墨化碳材料的循環(huán)壽命以6.39克LiCo02為正極活性物質(zhì)，以改性聚丙烯隔膜為隔膜，以l摩爾/升的LiPF6溶液為電解液，以2.84克與上述樣品I、II、III、IV、V和VI相同的石墨和/或石墨化碳材料為負(fù)極活性物質(zhì)，制成043450A型(設(shè)計(jì)電池容量為800毫安時(shí))二次鋰離子電池S1^S6"。分別按照下述步驟測(cè)定石墨和/或石墨化碳材料的循環(huán)壽命用80毫安(0.1C)恒流充電960分鐘，限制電壓為4.2伏，充電后擱置15分鐘，以160毫安(0.2C)恒電流放電至3.0伏，重復(fù)上述步驟，直至容量衰減到初始容量的80%，記錄充放電循環(huán)的次數(shù)，該次數(shù)即為二次電池的循環(huán)壽命，結(jié)果如表3所示。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>從表2和表3的結(jié)果可以看出，分別采用與樣品II、V和VI相同的石墨制成的2016型紐扣電池的電化學(xué)比容量低于330毫安時(shí)/克和/或043450A型二次鋰離子電池的循環(huán)壽命低于400次；分別采用與I、III和IV相同的石墨或石墨化碳材料制成的2016型紐扣電池的電化學(xué)比容量均高于330毫安時(shí)/克且043450A型二次鋰離子電池的循環(huán)壽命均高于400次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)施例1-6的判斷結(jié)果相吻合，因此，釆用本發(fā)明所提供的判斷方法來(lái)判斷石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)性能是準(zhǔn)確可靠的。權(quán)利要求1、一種評(píng)價(jià)石墨和/或石墨化碳材料電化學(xué)性能的方法，其特征在于，該方法包括(A)獲取石墨和/或石墨化碳材料晶體參數(shù)值；(B)設(shè)定石墨和/或石墨化碳材料的晶體參數(shù)值范圍；及(C)判斷石墨和/或石墨化碳材料晶體參數(shù)值是否在設(shè)定的晶體參數(shù)值范圍內(nèi)；當(dāng)上述晶體參數(shù)值在相應(yīng)的設(shè)定的晶體參數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，判定該石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)性能滿足電池需要，所述石墨和/或石墨化碳材料晶體參數(shù)值為晶面間距值和衍射峰寬度值或者為石墨化程度值、晶體層面堆積厚度值和/或晶體大小尺寸值，所述電化學(xué)性能為石墨和/或石墨化碳材料的電化學(xué)比容量和循環(huán)壽命。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述晶面間距值為002晶面的晶面間距值，所述設(shè)定的002晶面的晶面間距值范圍為3.354-3.370埃；所述衍射峰寬度值包括100晶面的衍射峰半峰寬值和002晶面的衍射峰半峰寬值，所述設(shè)定的100晶面的衍射峰半峰寬值范圍為0.200°-0.520°，設(shè)定的002晶面的衍射峰半峰寬值范圍為0.100°-0.380°。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述設(shè)定的石墨化程度值的范圍為80-100。％，所述設(shè)定的晶體層面堆積厚度值的范圍為240-1000埃，所述設(shè)定的晶體大小值范圍為180-500埃。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述石墨化程度值、晶體層面堆積厚度值和晶體大小尺寸值根據(jù)晶面間距值、衍射峰寬度值計(jì)算得到。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述石墨和/或石墨化碳材料為天然石墨和/或人造石墨。全文摘要一種評(píng)價(jià)二次鋰離子電池負(fù)極材料石墨或石墨化碳材料電化學(xué)性能的方法，其中，該方法包括獲取石墨或石墨化碳材料晶體參數(shù)值、設(shè)定石墨或石墨化碳材料的晶體參數(shù)值范圍、將獲取的晶體參數(shù)值與預(yù)先設(shè)定的晶體參數(shù)值范圍比較，如果獲取的晶體參數(shù)值落入設(shè)定的晶體參數(shù)值范圍內(nèi)，則判定該石墨或石墨化碳材料的電化學(xué)性能滿足電池需要，所述石墨或石墨化碳材料晶體參數(shù)值為晶面間距值和衍射峰寬度值或者為石墨化程度值、晶體層面堆積厚度值和/或晶體大小尺寸值，所述電化學(xué)性能為石墨或石墨化碳材料的電化學(xué)比容量和循環(huán)壽命。本發(fā)明所提供的方法可以在極短的時(shí)間內(nèi)獲得對(duì)石墨或石墨化碳材料電化學(xué)性能好壞的判斷。文檔編號(hào)G01N27/26GK101126733SQ20061011217公開(kāi)日2008年2月20日申請(qǐng)日期2006年8月15日優(yōu)先權(quán)日2006年8月15日發(fā)明者李永勝申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司