黒鉛負極材料には多くの技術指標があり、それらを総合的に判断するのは困難です。主な指標としては、比表面積、粒度分布、タップ密度、圧縮密度、真密度、初回充放電比容量、初回効率などが挙げられます。さらに、サイクル特性、レート特性、膨潤性といった電気化学指標もあります。では、黒鉛負極材料の性能指標とは何でしょうか？以下は、黒鉛負極材料のメーカーであるHCMilling（桂林宏成）がご紹介する内容です。陽極材料 粉砕機.

01 比表面積

物体の単位質量あたりの表面積を指します。粒子が小さいほど、比表面積は大きくなります。

粒子が小さく比表面積の大きい負極は、リチウムイオンの移動経路が多く、移動経路が短いため、レート特性が向上します。しかし、電解液との接触面積が大きいため、SEI皮膜の形成面積も大きくなり、初期効率は低下します。一方、粒子が大きいほど、緻密性が高くなるという利点があります。

グラファイト陽極材料の比表面積は、好ましくは 5m2/g 未満である。

02 粒度分布

グラファイト陽極材料の粒子サイズが電気化学的性能に与える影響は、陽極材料の粒子サイズが材料のタップ密度と材料の比表面積に直接影響することです。

タップ密度の大きさは材料の体積エネルギー密度に直接影響し、材料の適切な粒度分布によってのみ材料の性能を最大限に高めることができます。

03 タップ密度

タップ密度とは、粉末を比較的密に充填した状態で振動させることで測定される単位体積あたりの質量であり、活物質を評価する上で重要な指標です。リチウムイオン電池の体積は限られています。タップ密度が高いほど、単位体積あたりの活物質の質量が大きく、体積容量が高くなります。

04 圧縮密度

圧密密度は主にポールピースのことで、負極活物質とバインダーをポールピースにした後に圧延した後の密度を指し、圧密密度＝面密度／（圧延後のポールピースの厚さから銅箔の厚さを引いたもの）となります。

圧縮密度は、シートの比容量、効率、内部抵抗、およびバッテリーサイクル性能に密接に関係しています。

圧縮密度に影響を与える要因: 粒子のサイズ、分布、形態はすべて影響を及ぼします。

05 真の密度

絶対的に密度の高い状態（内部の空隙を除く）の物質の単位体積あたりの固形物の重量。

真密度は圧縮状態で測定されるため、タップ密度よりも高くなります。一般的に、真密度 > 圧縮密度 > タップ密度となります。

06 最初の充放電比容量

グラファイト負極材は、初期の充放電サイクルにおいて不可逆容量を有しています。リチウムイオン電池の初回充電過程において、負極材表面にはリチウムイオンが挿入され、電解液中の溶媒分子も共挿入されます。その結果、負極材表面が分解してSEI（不動態皮膜）が形成されます。負極表面がSEI皮膜で完全に覆われて初めて、溶媒分子は挿入できなくなり、反応が停止します。SEI皮膜の生成によりリチウムイオンの一部が消費され、この一部のリチウムイオンは放電過程において負極表面から取り出すことができず、不可逆容量損失を引き起こし、初回放電の比容量を低下させます。

07 第一クーロン効率

負極材料の性能を評価する上で重要な指標の一つは、初回充放電効率（第一クーロン効率とも呼ばれる）です。クーロン効率が初めて電極材料の性能を直接決定づける指標となりました。

SEI膜は主に電極材料の表面に形成されるため、電極材料の比表面積はSEI膜の形成面積に直接影響します。比表面積が大きいほど、電解質との接触面積が大きくなり、SEI膜の形成面積も大きくなります。

一般的に、安定したSEI膜の形成はバッテリーの充放電に有益であり、不安定なSEI膜は反応に不利であり、電解質が継続的に消費され、SEI膜の厚さが厚くなり、内部抵抗が増加すると考えられています。

08 サイクルパフォーマンス

バッテリーのサイクル性能とは、バッテリー容量が規定値まで低下した際に、一定の充放電条件でバッテリーが何回充放電できるかを指します。サイクル性能の観点から見ると、SEIフィルムはリチウムイオンの拡散をある程度阻害します。サイクル回数が増加するにつれて、SEIフィルムは脱落、剥離し、負極表面に堆積していきます。その結果、負極の内部抵抗が徐々に増加し、発熱や容量低下を引き起こします。

09 拡張

膨張とサイクル寿命には正の相関関係があります。負極が膨張すると、まず巻芯が変形し、負極粒子に微小亀裂が生じ、SEI膜が破壊・再配列し、電解液が消耗してサイクル特性が低下します。次に、隔膜が圧迫されます。特に極耳直角端における隔膜の押し出しによる圧力は非常に深刻で、充放電サイクルの進行に伴い、微小短絡や微小金属リチウム析出を引き起こしやすくなります。

膨張自体については、グラファイトインターカレーションプロセス中にリチウムイオンがグラファイトの層間に埋め込まれ、層間距離の拡大と体積増加をもたらします。この膨張部分は不可逆的です。膨張量は負極の配向度と関連しており、配向度＝I004/I110はXRDデータから計算できます。異方性グラファイト材料は、リチウムインターカレーションプロセス中に同一方向（グラファイト結晶のC軸方向）に格子膨張する傾向があり、その結果、電池の体積膨張が大きくなります。

10パフォーマンスを評価する

グラファイト負極材料におけるリチウムイオンの拡散には強い方向性があり、グラファイト結晶のC軸端面に垂直な方向にのみ挿入されます。粒子径が小さく比表面積が大きい負極材料は、レート特性が向上します。また、電極表面抵抗（SEI膜による）と電極導電性もレート特性に影響を与えます。

サイクル寿命や膨張率と同様に、等方性負極は多くのリチウムイオン輸送チャネルを有しており、異方性構造における入口の少なさや拡散速度の低下といった問題を解決します。多くの材料は、造粒やコーティングなどの技術を用いてレート特性を向上させています。

HCMilling(桂林宏成)は陽極材料粉砕機のメーカーです。HLMXシリーズ陽極材料 素晴らしい- 微細垂直ミル, HCH陽極材料 超微粉砕機当社が製造するその他のグラファイト粉砕機は、グラファイト陽極材料の製造に広く使用されています。関連のニーズがございましたら、機器の詳細についてお問い合わせください。また、以下の情報をお知らせください。

原材料名

製品の細かさ（メッシュ/μm）

処理能力（t/h）