人造石墨和天然石墨的区别和联系是什么?
制备办法和功能对比
天然石墨本钱低、比容量和压实密度高,人工石墨在长循环、高温、高倍率上有优势。
本钱:天然石墨一般无石墨化工序,本钱更低。从二者生产流程来看,人工石墨需求进行石墨化工序,且高端产品需进行炭化,用电能耗比和碳排放较大,故人工生产本钱高于天然石墨。
能量密度:天然石墨更有优势,但人工在逐渐逼近。中心指标看克容量(天然在355-370mAh/g,人工在280-365mAh/g)、压实密度(天然在1.6-1.8g/cc,人工在1.4-1.7g/cc)、初次充放电效率(天然在 95%以上,人工在92%以上)。
其他功能:天然石墨具有规矩的层状结构,锂离子在嵌入时速度非常缓慢,且因为资料各向异性较高,极易导致活性物质与集流体触摸不充分,从而造成天然石墨倍率功能较差,但现在也在运用各种改性工序改进。
晶体和安排结构
天然石墨的晶体发育较完善,天然鳞片石墨的石墨化度一般在98%以上,而天然微晶石墨的石墨化度一般在93%以下。人工石墨的晶体发育程度取决于原资料及热处理温度,一般来说,热处理温度越高,其石墨化程度也越高。现在工业生产的人工石墨,其石墨化程度一般低于90%。
天然鳞片石墨是一种单晶体,安排结构较简单,仅存在结晶学上的缺陷(点缺陷、位错、层错等),微观上表现出各向异性的结构特征。天然微晶石墨的晶粒较小,晶粒之间杂乱排列且存在杂质脱除后的孔洞,微观上表现出各向同性的结构特征。人工石墨可看作是一种多相资料,包含石油焦或沥青焦等炭质颗 粒转化的石墨相、包覆在颗粒周围的煤沥青粘结剂转化的石墨相、颗粒堆积或煤沥青粘结剂经热处理后构成的气孔等。
物理性质和物理形状
天然石墨一般以粉体形状存在,可以独自运用,但一般与其它资料复合后运用。人工石墨的形状较多,既有粉状,也有纤维状和块状,而狭义的人工石墨一般为块状,运用时需加工成一定形状。
天然石墨与人工石墨既有共性,也存在功能上的差异。如天然石墨与人工石墨都是热和电的良导体,但对于相同纯度和粒度的石墨粉体来说,天然鳞片石墨的传热功能和导电功能最好、天然微晶石墨次之,人工石墨最低。石墨具有的较好的润滑性和一定的可塑性,天然鳞片石墨的晶体发育较完善,摩擦系数较小,润滑性最好,可塑性最高,而细密结晶状石墨和隐晶质石墨次之,人工石墨较差。