石墨成型方法有三种：（1）碾压法；（2）模压法；（3）挤压法。

一、碾压成型法

主要用来压制石墨纸箔或板材。分为单层平板连续碾压和多层平板连续碾压两种。

1.单层平板连续碾压法

这种碾压法不用任何粘结剂就可以将柔性石墨压制成板材。整个工艺过程是在装有滚轮碾压机的专用设备上进行的。

碾压机结构组成：装蠕虫石墨的料斗1，振动给料装置，2，输送带 3四个压力辊 4，一对加热器 5，控制板材厚度的辊筒 6压花或图案辊筒 8 和卷辊 9切割刀 10 成品卷辊

工作过程：高纯石墨从料斗进入给料装置，落在输送带上。经过压力辊的碾压，形成一定厚度的料层。加热装置产生高温加热，以出去料层中的残存气体，并使未膨胀的石墨最后一次膨胀。然后将初步成型的反材送入控制厚度尺寸的辊筒中，按规定尺寸再压一次，以便得到厚度均匀和一定密度的平整板。最后经过切刀切割后，卷上成品筒。

2、单层平板碾压法

单层平板碾压，虽然压板平整光滑，但是不能太厚。一次成型太厚时，其均匀性和密度都难以保证。为了制成厚板，采用多层单板叠加，压成多层复合板。每两层之间要加粘结剂再碾压成型。成型后要加热处理，以使粘结剂碳化和硬化。多层平板碾压法是在多层连续碾压机上进行的。

多层连续碾压机工作过程：由单板绕棍引出单板，经过粘结剂涂辊把两面土上粘结剂后，与绕辊和单板相合，成为三和厚板，进入辊的间隙碾压成一定厚度。再送入加热器中加热烘干。通过厚度控制辊，调整厚度达到规定尺寸，然后送入焙烧装置中焙烧。当粘结剂碳化后，在用加压辊最后加压成型。

所用连续碾压级，能压制0.6~2mm厚度的柔性石墨板，这是优于单层碾压机的，但是由于板厚也会带来板材分层剥离的缺点，给使用带来麻烦。产生的原因是压制时气体外溢留在夹层中间，妨碍了层间密切结合。改进的途径是，解决压制过程中的排气问题。

作耐火材料

石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质，在冶金工业中主要用来制造石墨坩埚，在炼钢中常用石墨作钢锭之保护剂，冶金炉的内衬。

作导电材料

在电气工业上用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、水银正流器的正极，石墨垫圈、电话零件，电视机显像管的涂层等。

作耐磨润滑材料

石墨在机械工业中常作为润滑剂。润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用，而石墨耐磨材料可以在200~2000℃温度中在很高的滑动速度下，不用润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备，广泛采用石墨材料制成活塞杯，密封圈和轴承，它们运转时勿需加入润滑油。石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。

作热交换器，反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔等设备

石墨具有良好的化学稳定性，经过特殊加工的石墨，具有耐腐蚀、导热性好，渗透率低等特点，就大量用于制作热交换器，反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵设备。广泛应用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门，可节省大量的金属材料。

作铸造、翻砂、压模及高温冶金材料

由于石墨的热膨胀系数小，而且能耐急冷急热的变化，可作为玻璃器的铸模，使用石墨后黑色金属得到铸件尺寸精确，表面光洁成品率高，不经加工或稍作加工就可使用，因而节省了大量金属。生产硬质合金等粉末冶金工艺，通常用石墨材料制成压模和烧结用的瓷舟。单晶硅的晶体生长坩埚，区域精炼容器，支架夹具，感应加热器等都是用高纯石墨加工而成的。此外石墨还可作真空冶炼的石墨隔热板和底座，高温电阻炉炉管，棒、板、格棚等元件。

用于原子能工业和国防工业

石墨具有良好的中子减速剂用于原子反应堆中，铀一石墨反应堆是目前应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应当具有高熔点，稳定，耐腐蚀的性能，石墨完全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高，杂质含量不应超过几十个PPM。特别是其中硼含量应少于0.5PPM。在国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴，导弹的鼻锥，宇宙航行设备的零件，隔热材料和防射线材料。

石墨还能防止锅炉结垢

有关单位试验表明，在水中加入一定量的石墨粉(每吨水大约用4~5克)能防止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道上可以防腐防锈。

石墨可作铅笔芯、颜料、抛光剂

石墨经过特殊加工以后，可以制作各种特殊材料用于有关工业部门。

石墨取代铜做为电极

20世纪60年代，铜做为电极材料被广泛应用，使用率约占90％，石墨仅有10％左右；21世纪，越来越多的用户开始选择石墨作为电极材料，在欧洲，超过90％以上的电极材料是石墨。铜，这种曾经占统治地位的电极材料，和石墨电极相比它的优势几乎消失殆尽。是什么导致了这个戏剧性的变化？当然是石墨电极的诸多优势。

（1）加工速度更快：通常情况下，石墨的机械加工速度能比铜快2~5倍；而放电加工速度比铜快2~3倍；材料更不容易变形：在薄筋电极的加工上优势明显；铜的软化点在1000度左右，容易因受热而产生变形；石墨的升华温度为3650度；热膨胀系数仅有铜的1/30。

（2）重量更轻：石墨的密度只有铜的1/5，大型电极进行放电加工时，能有效降低机床（EDM）的负担；更适合于在大型模具上的应用。

（3）放电消耗更小；由于火花油中也含有C原子，在放电加工时，高温导致火花油中的C原子被分解出来，转而在石墨电极的表面形成保护膜，补偿了石墨电极的损耗。

（4）没有毛刺；铜电极在加工完成后，还需手工进行修整以去除毛刺，而石墨加工后没有毛刺，节约了大量成本，同时更容易实现自动化生产；

（5）石墨更容易研磨和抛光；由于石墨的切削阻力只有铜的1/5，更容易进行手工的研磨和抛光；

（6）材料成本更低，价格更稳定；由于近几年铜价上涨，如今各向同性石墨的价格比铜更低，相同体积下，东洋炭素的普遍性石墨产品的价格比铜的价格低30％～60％，并且价格更稳定，短期价格波动非常小。

正是这种无可比拟的优势，石墨逐渐取代铜成为EDM电极的首选材料。

随着科学技术的不断发展，人们对石墨也开发了许多新用途。

柔性石墨制品。柔性石墨又称膨胀石墨，是年代开发的一种新的石墨制品。美国研究成功柔性石墨密封材料，解决了原子能阀门泄漏问题，随后德、日、法也开始研制生产。这种产品除具有天然石墨所具有的特性外，还具有特殊的柔性和弹性。因此，是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能等工业领域。国际市场需求量逐年增长。

此外，石墨还是轻工业中玻璃和造纸的磨光剂和防锈剂，是制造铅笔、墨汁、黑漆、油墨和人造金刚石、钻石不可缺少的原料。

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目前主流的锂电池封装形式主要有三种：圆柱、方形和软包，不同的封装结构意味着不同的特性，它们各有优缺点，下面我们就来一起探讨一下这三种电池的特点吧！

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圆柱形锂电池

圆柱形锂电池分为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、钴锰混合、三元材料不同体系，外壳分为钢壳和聚合物两种，不同材料体系电池有不同的优点。目前，圆柱主要以钢壳圆柱磷酸铁锂电池为主，这种电池的表现为容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流放电、电化学性能稳定、使用安全、工作温度范围宽、对环境友好。广泛应用于太阳能灯具、草坪灯具、后备能源、电动工具、玩具模型上。

一个典型的圆柱形电池的结构包括：正极盖、安全阀、PTC元件、电流切断机构、垫圈、正极、负极、隔离膜、壳体。

最早的圆柱形锂电池是由日本SONY公司于1992年发明的18650锂电池，因为18650圆柱形锂电池的历史相当悠久，所以市场的普及率非常高，圆柱形锂电池采用相当成熟的卷绕工艺，自动化程度高，产品品质稳定，成本相对较低。圆柱形锂电池有诸多型号，比如常见的有14650、17490、18650、21700、26650等。圆柱型锂电池在日本、韩国锂电池企业中较为流行，中国国内也有相当规模的企业生产圆柱形锂电池。

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方形锂电池

方形锂电池通常是指铝壳或钢壳方形电池，方形电池的普及率在国内很高，随着近年汽车动力电池的兴起，汽车续航里程与电池容量之间的矛盾日渐突显，国内动力电池厂商多采用电池能量密度较高的铝壳方形电池为主，因为方形电池的结构较为简单，不像圆柱电池采用强度较高的不锈钢作为壳体及具有防爆安全阀的等附件，所以整体附件重量要轻，相对能量密度较高。方型电池采用卷绕和叠片两种不同的工艺。

但由于方形锂电池可以根据产品的尺寸进行定制化生产，所以市场上有成千上万种型号，而正因为型号太多，工艺很难统一。方形电池在普通的电子产品上使用没有问题，但对于需要多只串、并联的工业设备产品，最好使用标准化生产的圆柱形锂电池，这样生产工艺有保证，以后也更容易找到可替换的电池。

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软包锂电池

软包锂电池是液态锂离子电池套上一层聚合物外壳，与其他电池最大的不同之处在于软包装材料(铝塑复合膜)，这也是软包锂电池中最关键、技术难度最高的材料。软包装材料通常分为三层，即外阻层(一般为尼龙BOPA或PET构成的外层保护层)、阻透层(中间层铝箔)和内层(多功能高阻隔层)。

软包电池的包装材料和结构使其拥有下面一系列优势：

1.安全性能好

软包电池在结构上采用铝塑膜包装，在发生安全隐患的情况下软包电池最多只会鼓气裂开，而不像钢壳铝壳电芯那样会发生爆炸。

2.重量轻

软包电池重量较同等容量的钢壳锂电轻40%，较铝壳电池轻20%。

3.容量大

软包电池较同等规格尺寸的钢壳电池容量高10～15%，较铝壳电池高5～10%。

4.内阻小

软包电池的内阻较小，目前国产软包电池芯的内阻最小可做到35mΩ以下，极大的降低了电池的自耗电。

5.设计灵活

软包电池的形状可根据客户的需求定制，开发新的电芯型号。

然而软包锂电池现有的软包电池芯型号较少，无法满足市场需求；同时开发新的型号成本高。

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对比分析

电池形状：方形锂电池可以是任意大小，所以是圆柱电池不能比的。

倍率特性：圆柱形锂电池焊接多极耳的工艺限制，所以倍率特性稍差于方形多极耳方案

放电平台：采用相同的正极材料、负极材料、电解液所以理论上放电平台是一致的，但是方形电池内阻稍占优势，所以放电平台稍微高一点。

产品质量：圆柱锂电池工艺非常成熟，极片公有二次分切缺陷机率低，且卷绕工艺较叠片工艺成熟度及自动化程度都要高叠片工艺目前还在采用半手工方式，所以对于电池的品质存在不利影响。

极耳焊接：圆柱锂电池极耳较方形锂电池更易焊接，方形电池易产生虚焊影响电池品质。

PACK成组：圆形电池相对具有更易用特点，所以PACK方案简单，散热效果好，方形电池PACK时要解决好散热的问题。

结构特点：方形电池边角处化学活性能较差，长期使用电池性能下降较为明显。

总的来说，圆柱、方形和软包三种封装类型的电池各有优势，也各有不足，每种电池都有自己主导的领域，比如，方形电池中磷酸铁锂较多，软包电池中三元更多一些。随着新能用汽车新补贴政策的出台，电池的系统能量密度成为一项重要考核指标。

比如，补贴新政要求纯电动客车续驶里程不低于200公里、电池系统能量密度要高于85Wh/kg、电池系统总质量占整车整备质量比例不高于20%，这些都说明补贴向着重量更轻、续航里程更高的三元电池方向转变。三元软包电池容量较同等尺寸规格的钢壳锂电高10~15%、较铝壳电池高5~10%，而重量却比同等容量规格的钢壳电池和铝壳电池更轻，因此，补贴新政对三元软包电池更有利。

鉴于软包电池的优势，业内专家预计，随着电池路线的发展，软包电池在新能源汽车市场的渗透率将不断提升，未来软包电池在各类型电池中的占比有望超过50%。

来源：锂电回收联盟 石墨邦编辑整理，转载请注明。

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