天然鳞片石墨:是一种单晶,组织结构较简单,仅存在结晶学上的缺陷(如点缺陷、位错、层错等),宏观上表现出各向异性的特征。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,宏观上表现出各向同性。
在理化性质方面,天然石墨与人造石墨既有共性,也存在性能上的差异。如天然石墨与人造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性能和导电性能好、天然微晶石墨次之,人造石墨低。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,润滑性好,可塑性高,而致密结晶状石墨和隐晶质石墨次之,人造石墨较差。
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。
目前,商业化的碳负极材料仍以石墨材料为主。其中天然石墨负极由天然石墨加工而成。天然石墨具储量大、成本低、安全等优点。且天然石墨具有比较完整的石墨片层结构和很高的石墨化度,适合锂离子在其中脱嵌和穿梭。
天然石墨具有良好的可浮性,在对天然石墨进行分选提纯时,浮选通常作为步使用的方法。现阶段工业生产中基本上所有的天然石墨均采用浮选来进行分选,选矿技术采用多段磨矿、多段选别的工艺流程,并在此基础上, 针对不同性质的矿石研究更有效、更合理的设备及流程,从而大限度地提高固定碳含量和保护石墨鳞片结构。
天然石墨球形化主要是以天然石墨为原料,通过对天然石墨表面进行整形处理,从而得到球状或者类球状的石墨颗粒。这类方法原料成本较低,工艺相对简单,使得球形石墨的生产能够实现大规模的产业化。天然石墨球形化的关键在于球形化设备,选择合适的球形化设备会提高球形化石墨的产出率和各项性能指标,因此石墨球形化设备是目前国内外机械设备领域的研究热点之一。但由于国内外球形化设备生产厂商技术保密等原因,目前对该类设备的公开报道较少。本文综合论述了天然石墨球形化的机理,简要介绍和分析探讨了几类常用的天然石墨球形化设备的应用现状,并在此基础上对石墨球形化设备的发展进行了展望。