石墨是包括鋰高壓電池在內(nèi)的商用鋰離子電池的主要負(fù)極材料，并且在未來一段時(shí)間內(nèi)仍將是主要負(fù)極材料。本文將為您介紹山東石墨電極是什么、如何制造、應(yīng)用以及行業(yè)現(xiàn)狀分析。

山東石墨電極產(chǎn)業(yè)鏈

石墨電極也可稱為人造石墨電極，是指以石油焦、針狀焦為原料，煤焦油瀝青為結(jié)合劑，經(jīng)原料煅燒、破碎磨粉、配料、混合、成型、焙燒、浸漬、石墨化和機(jī)械加工而成。采用耐高溫石墨導(dǎo)電材料加工而成。

利用石墨電極優(yōu)異的物理化學(xué)性能生產(chǎn)石墨電極碳素制品工業(yè)的主要品種，已成為當(dāng)代原材料工業(yè)的重要組成部分。

產(chǎn)業(yè)鏈上游主要是石油焦、針狀焦等原材料供應(yīng)商和生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商。原材料在石墨電極生產(chǎn)成本中占有很大比重，占65%以上。中游是石墨電極生產(chǎn)企業(yè)，下游是電爐煉鋼、電爐冶煉硅、電爐冶煉黃磷等領(lǐng)域。

石墨電極分類

根據(jù)原材料和成品理化指標(biāo)的不同，石墨電極分為：普通功率石墨電極（RP）、高功率石墨電極（HP）和超高功率石墨電極（UHP）。

石墨電極指標(biāo)

衡量石墨電極質(zhì)量的主要指標(biāo)有電阻率、體積密度、機(jī)械強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)、彈性模量等。石墨電極在使用中的抗氧化性和抗熱震性都與以上幾個(gè)指標(biāo)有關(guān)，其準(zhǔn)確度機(jī)械加工產(chǎn)品的質(zhì)量和連接的可靠性也是重要的檢驗(yàn)項(xiàng)目。

●電阻率
導(dǎo)體對(duì)電流通過時(shí)的阻力。數(shù)值上等于給定溫度下長度為1m、截面積為1m2的導(dǎo)體的電阻，減少使用中的消耗。通常采用壓降法測(cè)量，電阻率的大小可以衡量石墨電極的石墨化程度，石墨電極的電阻率越低，導(dǎo)熱系數(shù)越高，抗氧化性能越好。

●體積密度
提高體積密度有利于減少氣孔率，提高機(jī)械強(qiáng)度，提高抗氧化能力。但如果堆積密度太大，則耐熱震性會(huì)下降。因此，應(yīng)采取其他措施來彌補(bǔ)這一不足。如提高石墨化溫度以提高電極的導(dǎo)熱系數(shù)以及以針狀焦為原料以降低成品的熱膨脹系數(shù)等。

●機(jī)械強(qiáng)度
石墨電極的機(jī)械強(qiáng)度分為抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度3種，主要測(cè)定抗彎強(qiáng)度，抗彎強(qiáng)度是石墨電極在使用中與斷裂相關(guān)的性能指標(biāo)。在電爐中，當(dāng)電極與非導(dǎo)電物體接觸時(shí)，或由于碰撞倒塌、強(qiáng)烈振動(dòng)等原因，石墨電極往往存在被折斷的危險(xiǎn)，抗彎強(qiáng)度高的石墨電極不容易被打破。

●彈性模量
彈性模量是機(jī)械性能的一個(gè)重要方面。它是衡量材料彈性變形能力的指標(biāo)，是指彈性變形范圍內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變比。彈性模量越大，產(chǎn)生所需應(yīng)力的彈性變形越大，脆性材料的彈性模量越大，柔性材料的彈性模量越小。

●熱膨脹系數(shù)
石墨的熱膨脹系數(shù)作為影響電極熱性能的一個(gè)非常重要的參數(shù)，該值越低，表明國產(chǎn)產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性越強(qiáng)，抗氧化性能越高，在使用中可以體現(xiàn)性能破碎越少，消耗越低。

石墨電極的質(zhì)量取決于原材料性能、工藝技術(shù)、管理和生產(chǎn)設(shè)備，其中原材料性能是首要條件。普通功率石墨電極，采用普通級(jí)石油焦生產(chǎn)，其物理機(jī)械性能較低，如電阻率高、線膨脹系數(shù)大、抗熱震性能差，因此允許的電流密度較低。

高功率石墨電極采用優(yōu)質(zhì)石油焦（或低品級(jí)針狀焦）生產(chǎn)，其物理機(jī)械性能高于普通功率石墨電極，允許更大的電流密度。超高功率石墨電極必須使用高品位針狀焦生產(chǎn)。高功率和超高功率石墨電極的接頭質(zhì)量尤為重要。不僅接頭坯料的電阻率和線膨脹系數(shù)比電極本體小，而且接頭坯料還應(yīng)具有較高的抗拉強(qiáng)度和導(dǎo)熱系數(shù)。為了增強(qiáng)電極連接的可靠性，連接器應(yīng)配備連接螺栓。

石墨電極生產(chǎn)特點(diǎn)

生產(chǎn)石墨電極的主要原料是石油焦（包括針狀焦）。生產(chǎn)普通功率石墨電極時(shí)可添加少量瀝青焦。粘結(jié)劑為煤瀝青。

(1)生產(chǎn)工序多，生產(chǎn)周期長。普通功率石墨電極的生產(chǎn)周期為45天左右，超高功率石墨電極的生產(chǎn)周期為70天以上。需要多次浸漬的接頭生產(chǎn)周期較長。

（2）能耗高，1t普通功率石墨電極需消耗電力約6000kW·h，煤氣或天然氣數(shù)千立方米，冶金焦顆粒和冶金焦粉（二次能源）約1t。

(3)石墨電極的生產(chǎn)工藝，需要大量的專用機(jī)械設(shè)備和特殊結(jié)構(gòu)的窯爐，建設(shè)投資大，投資回收期長。

(4)石墨電極生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的粉塵和有害氣體，因此需要采取完善的通風(fēng)除塵和消除有害氣體的環(huán)保措施。

石墨電極生產(chǎn)工藝

石墨電極的生產(chǎn)流程如圖所示。主要生產(chǎn)工藝如下：

(1) 煅燒
石油焦或?yàn)r青焦需要進(jìn)行煅燒，煅燒溫度應(yīng)達(dá)到1300℃，以充分除去原料中的揮發(fā)分，提高焦炭的真密度和導(dǎo)電率。

(2)破碎、篩分和配料將
煅燒后的原料破碎、篩分成規(guī)定尺寸的骨料顆粒，部分原料磨成細(xì)粉。按照配方稱重后，將各種顆粒的混合物進(jìn)行組裝。

(3)混煉
在加熱狀態(tài)下，將定量的各種顆粒混合物與定量的粘結(jié)劑混合、混煉成塑料糊料。

(4)形狀
在外壓力(模壓成型或擠壓成型)或振動(dòng)(振動(dòng)成型)的作用下，將糊料壓制成一定形狀和較高密度的毛坯。

(5) 烘烤
將鋼坯放入專門設(shè)計(jì)的高溫爐中，在鋼坯上覆蓋填充材料(焦粉或河沙)，逐漸升溫至900～1100℃左右，使粘結(jié)劑碳化，從而得到烘烤品。

(6)浸泡
為了提高制品的堆積密度和機(jī)械強(qiáng)度，將焙燒制品裝入高壓釜中，將液體浸漬劑壓入焙燒制品的孔隙中。浸漬后應(yīng)再次烘烤。為了獲得高密度、高強(qiáng)度的接頭毛坯，需重復(fù)浸漬2～3次。

(7)石墨化
將煅燒后的產(chǎn)物裝入石墨化爐(覆蓋有保溫材料)中，采用直接通電加熱方式。人造石墨電極的物理和化學(xué)性能是通過將煅燒產(chǎn)物轉(zhuǎn)變?yōu)槟ЫY(jié)構(gòu)而獲得的。

(8)機(jī)械加工
根據(jù)使用要求，對(duì)石墨化毛坯進(jìn)行表面車削、端面加工和連接用螺孔加工，然后進(jìn)行連接接頭加工。

（9）成品檢驗(yàn)合格后進(jìn)行包裝。

石墨電極行業(yè)現(xiàn)狀

目前，我國石墨電極企業(yè)主要分布在華北、華中、華東、東北、西北等地區(qū)。華北地區(qū)是我國石墨電極產(chǎn)能最集中的地區(qū)，占我國產(chǎn)能的29.5%，主要集中在中小企業(yè)；

東北地區(qū)產(chǎn)能占中國產(chǎn)能的22%。然后是西北地區(qū)，占中國產(chǎn)能的14%。另一個(gè)是華中、華東。參與者主要是民營企業(yè)，中國石墨電極產(chǎn)量約占全球的50%。

石墨電極屬于高能耗、高排放行業(yè)，在雙高限的背景下其未來產(chǎn)量擴(kuò)張或?qū)⑹艿较拗?。生產(chǎn)一噸石墨電極需要1.69噸標(biāo)準(zhǔn)煤。按照1噸標(biāo)準(zhǔn)煤2.66噸二氧化碳折算法，單噸石墨電極的碳排放量為4.48噸，因此未來擴(kuò)產(chǎn)可能會(huì)受到限制。

我國主流石墨電極生產(chǎn)企業(yè)有方大炭素、吉林炭素、開封炭素、遼寧丹炭、南通炭素等。作為中國石墨電極行業(yè)的龍頭企業(yè)，方大炭素的石墨電極國內(nèi)市場份額超過20%，石墨電極產(chǎn)能位居全球第三。

在超高功率石墨電極市場，由于超高功率石墨電極的技術(shù)要求較高，行業(yè)內(nèi)具有相應(yīng)技術(shù)實(shí)力的龍頭企業(yè)占據(jù)超高功率產(chǎn)品80%以上的市場份額。釋放能力。

中游大型石墨電極企業(yè)對(duì)下游煉鋼行業(yè)議價(jià)能力較強(qiáng)，要求下游客戶在不提供賬期的情況下收款發(fā)貨。

石墨電極市場供給端預(yù)計(jì)仍將繼續(xù)萎縮。一方面，成本高、需求不好，石墨電極企業(yè)生產(chǎn)積極性不足。為避免庫存堆積，有計(jì)劃減少生產(chǎn)或暫停壓力式等工序的生產(chǎn)。

另一方面，目前負(fù)極材料市場依然表現(xiàn)良好，陽極電極及其加工環(huán)節(jié)利潤可觀，部分山東山東石墨電極廠家受利潤吸引，轉(zhuǎn)而進(jìn)行陽極或陰極加工。如果您想了解更多，可以通過鋰離子電池負(fù)極材料企業(yè)和負(fù)極材料生產(chǎn)廠家的文章獲取相關(guān)信息。