鋰離子電池石墨負(fù)極材料的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn).pdf

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1、。鋰離子電池石墨負(fù)極材料的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)一、石墨定義：1、石墨是元素碳的一種同素異形體，每個(gè)碳原子的周邊連結(jié)著另外三個(gè)碳原子（排列方式呈蜂巢式的多個(gè)六邊形）以共價(jià)鍵結(jié)合，構(gòu)成共價(jià)分子。2、由于每個(gè)碳原子均會(huì)放出一個(gè)電子，那些電子能夠自由移動(dòng)，因此石墨屬于導(dǎo)電體。石墨是其中一種最軟的礦物，它的用途包括制造鉛筆芯和潤滑劑。二、石墨的特殊性質(zhì)：1、導(dǎo)電性：石墨的導(dǎo)電性比一般非金屬礦高一百倍。石墨能夠?qū)щ娛且驗(yàn)槭忻總€(gè)碳原子與其他碳原子只形成3個(gè)共價(jià)鍵,每個(gè)碳原子仍然保留1個(gè)自由電子來傳輸電荷。2、導(dǎo)熱性：導(dǎo)熱性超過鋼、鐵、鉛等金屬材料。導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而降低，甚至在極高的溫度下，石墨成絕熱

2、體。3、耐高溫性：石墨的熔點(diǎn)為3850±50℃，沸點(diǎn)為4250℃，即使經(jīng)超高溫電弧灼燒，重量的損失很小，熱膨脹系數(shù)也很小。石墨強(qiáng)度隨溫度提高而加強(qiáng)，在2000℃時(shí)，石墨強(qiáng)度提高一倍。4、潤滑性：石墨的潤滑性能取決于石墨鱗片的大小，鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，潤滑性能越好。由于其潤滑性，在超細(xì)研磨里難度很高，使用叁星飛榮立式砂磨機(jī)可以研磨到納米級(jí)別細(xì)度。5、化學(xué)穩(wěn)定性：石墨在常溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐酸、耐堿和耐有機(jī)溶劑的腐蝕。6、可塑性：石墨的韌性好，可碾成很薄的薄片。7、抗熱震性：石墨在常溫下使用時(shí)能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞，溫度突變時(shí)，石墨的體積變化不大，不會(huì)產(chǎn)生裂紋。三、

3、石墨的中國產(chǎn)地：。1。1、我國以黑龍江雞西市恒山區(qū)密山市柳毛鄉(xiāng)為最大的產(chǎn)地。以及黑龍江省的七臺(tái)河市、鶴崗市和雙鴨山市等。2、山東省萊西市為我國石墨重要產(chǎn)地之一。3、吉林省磐石市也是石墨產(chǎn)地之一。4、內(nèi)蒙古烏拉特中旗高勒?qǐng)D礦區(qū)發(fā)現(xiàn)全國最大晶質(zhì)石墨單體礦。5、陜西省煤田地質(zhì)局一九四隊(duì)在陜西洋縣發(fā)現(xiàn)3條石墨礦帶。四、石墨世界著名產(chǎn)地：1、紐約Ticonderoga。2、馬達(dá)加斯加。3、斯里蘭卡（Ceylon）。五、石墨分類：1、天然石墨：石墨的工藝特性主要決定于它的結(jié)晶形態(tài)。結(jié)晶形態(tài)不同的石墨礦物，具有不同的工業(yè)價(jià)值和用途。2、人造石墨：廣義上，一切通過有機(jī)炭化再經(jīng)過石墨化高溫處理得到的石

4、墨材料均可稱為人造石墨，如炭纖維、熱解炭、泡沫石墨等。而狹義上的人造石墨通常指以雜質(zhì)含量較低的炭質(zhì)原料為骨料、煤瀝青等為粘結(jié)劑，經(jīng)過配料、混捏、成型、炭化和石墨化等工序制得的塊狀固體材料，如石墨電極、等靜壓石墨等。人造石墨就成型方式通常可分為：振動(dòng)成型，擠壓成型，模壓成型，等靜壓成型。3、塊狀石墨：塊狀石墨又叫致密結(jié)晶狀石墨。此類石墨結(jié)晶明顯晶體肉眼可見。顆粒直徑大于0．1毫米，比表面積范圍集中在0.1-1m2/g，晶體排列雜亂無章，呈致密塊狀構(gòu)造。這種：石墨的特點(diǎn)是品位很高，一般含碳量為60～65%，有時(shí)達(dá)80～98%，但其可塑性和滑膩性不如鱗片石墨好。。2。4、鱗片石墨：石墨晶體

5、呈鱗片狀；這是在高強(qiáng)度的壓力下變質(zhì)而成的，有大鱗片和細(xì)鱗片之分。此類石墨礦石的特點(diǎn)是品位不高，一般在2～3%，或10～25%之間。是自然界中可浮性最好的礦石之一，經(jīng)過多磨多選可得高品位石墨精礦。這類石墨的可浮性、潤滑性、可塑性均比其他類型石墨優(yōu)越；因此它的工業(yè)價(jià)值最大。5、隱晶質(zhì)石墨：隱晶質(zhì)石墨又稱微晶石墨或土狀石墨，這種石墨的晶體直徑一般小于1微米，比表面積范圍集中在1-5m2/g，是微晶石墨的集合體，只有在電子顯微鏡下才能見到晶形。此類石墨的特點(diǎn)是表面呈土狀，缺乏光澤，潤滑性比鱗片石墨稍差。品位較高。一般的60～85%。少數(shù)高達(dá)90%以上。一般應(yīng)用于鑄造行業(yè)比較多。主要蘊(yùn)藏在湖南

6、郴州魯塘。隨著石墨提純技術(shù)的提高。土狀石墨應(yīng)用越來越廣泛。六、石墨特種成型方式：石墨在工業(yè)上運(yùn)用極廣，幾乎每個(gè)行業(yè)都會(huì)用到。工業(yè)上多用的是人造石墨，也就是特種石墨。按其成型的方式可分為以下幾種。1、等靜壓石墨。也就是很多人叫的三高石墨，但是并不是三高就是等靜壓。2、模壓石墨。3、擠壓石墨，多為電極材料。其中按石墨的顆粒度分，也可分為：1、細(xì)節(jié)構(gòu)石墨。2、中粗石墨（一般的顆粒度在0.8mm左右）。3、電極石墨（2-4mm）。七、石墨晶體結(jié)構(gòu)：1、金屬晶體：在石墨晶體中，同層的碳原子以sp2雜化形成共價(jià)鍵，每一個(gè)碳原子以三個(gè)共價(jià)鍵與另外三個(gè)原子相連。六個(gè)碳原子在同一個(gè)平面上形成了正六連連

7、形的環(huán)，伸。3。展成片層結(jié)構(gòu)，這里C-C鍵的鍵長皆為142pm，這正好屬于原子晶體的鍵長范圍，因此對(duì)于同一層來說，它是原子晶體。在同一平面的碳原子還各剩下一個(gè)p軌道，它們相互重疊。電子比較自由，相當(dāng)于金屬中的自由電子，所以石墨能導(dǎo)熱和導(dǎo)電，這正是金屬晶體特征。因此也歸類于金屬晶體。2、混合晶體：石墨晶體中層與層之間相隔340pm，距離較大，是以范德華力結(jié)合起來的，即層與層之間屬于分子晶體。但是，由于同一平面層上的碳原子間結(jié)合很強(qiáng)，極難破壞，所以石墨的熔點(diǎn)也