石墨可分为天然石墨与人造石墨,二者结构相近,物理化学性质相似,但用途却有着较大差别。众多研究中,某些研究者没有注意到两者的区别而笼统地称之为石墨。这种将二者混为一谈的结果造成了很多的误导,甚至是决策的错误,带来很大的资源浪费和经济损失。本文就从天然石墨与人造石墨结构组成、性能的角度出发,谈谈两者的特点与区别,以及重要联系与应用进展。
天然鳞片石墨其熔点在3000℃以上,是耐温的矿物之一。常温下化学性质比较稳定,具有耐高温、耐酸碱腐蚀、高导电性能的特点,可用做耐火材料,导电材料,耐磨润滑材料。
人造石墨具有耐腐蚀、导热性好、渗透率低等特点,在化学工业中广泛用于制作热交换器、反应槽、吸收塔、过滤器等设备。天然石墨与高分子树脂复合材料也可用于上述领域,但导热性、耐腐蚀性不如人造石墨。
天然石墨具有规则的层状结构,锂离子在嵌入时速度十分缓慢,且由于材料各向异性较高,极易导致活性物质与集流体接触不充分,从而造成天然石墨倍率性能较差。
天然石墨分为鳞片石墨和土状石墨,鳞片石墨在锂电池中库仑效率可达90%~93%、可逆容量为 340~370mAh/g,因此是主流的负极材料;但是,天然石墨具有规则的层状结构,锂离子在嵌入时速度十分缓慢,且由于材料各向异性较高,极易导致活性物质与集流体接触不充分,从而造成天然石墨倍率性能较差。
天然石墨常会伴有各种杂质,难以被直接利用,为了满足工业生产的要求,对天然石墨进行富集、提纯,且石墨纯度愈高其价值也越高。目前关于石墨的提纯方法主要有三种:浮选法、化学法和高温法,其中化学法又包含碱熔酸浸法、氢氟酸法、混酸法、氯化焙烧法四种。