1. 动力锂电池负极到底是使用天然石墨还是人造石墨
经过人工处理的石墨规整度更好,相对储存锂离子的量更多,且循环性能优良,只是造价高,目前还是天然多
2. 石墨用途
1、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。
2.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。
3.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。
4.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。
5.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。
6、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。
7.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。
8.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。
9.电极:石墨何以能取代铜做为电极
3. 石墨电极主要出到哪个国家,发展中国家对石墨电板需求量大吗
石墨电极是指以石油焦、沥青焦为骨料,煤沥青为黏结剂,经过原料煅烧、破碎磨粉、配料、混捏、成型、焙烧、浸渍、石墨化和机械加工而制成的一种耐高温石墨质导电材料,称为人造石墨电极(简称石墨电极),以区别于采用天然石墨为原料制备的天然石墨电极。
(1)用于电弧炼钢炉
电炉炼钢是石墨电极的使用大户。我国电炉钢产量约占粗钢产量的18%左右,炼钢用石墨电极占石墨电极总用量的70%~80%。电炉炼钢是利用石墨电极向炉内导入电流,利用电极端部和炉料之间引发电弧所产生的高温热源来进行冶炼。
(2)用于矿热电炉
矿热电炉主要用于生产工业硅和黄磷等,其特点是导电电极的下部埋在炉料中,在料层内形成电弧,并利用炉料自身的电阻所发出的热能来加热炉料,其中要求电流密度较高的矿热电炉需用石墨电极,例如每生产1t硅需消耗石墨电极约100kg,每生产1t黄磷需消耗石墨电极约40kg。
(3)用于电阻炉
生产石墨制品的石墨化炉、熔化玻璃的熔窑和生产碳化硅用的电炉等都属于电阻炉,炉内所装物料既是发热电阻又是被加热对象,通常,导电用的石墨电极嵌入电阻炉端部的炉头墙中,用于此处的石墨电极不连续消耗。
(4)用于制备异型石墨产品
石墨电极的毛坯还用于加工成各种坩埚、模具、舟皿和发热体等异型石墨产品。例如,在石英玻璃行业,每生产1t电熔管,需用石墨电极坯料10t;每生产1t石英砖,需消耗石墨电极坯料100kg。
4. 天然石墨和人造石墨的区别
自然界中纯净的石墨是没有的,其中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。
石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。
1.人造石墨
上述各种增碳剂中,品质最好的是人造石墨。
制造人造石墨的主要原料是粉状的优质煅烧石油焦,在其中加沥青作为粘结剂,再加入少量其他辅料。各种原材料配合好以后,将其压制成形,然后在2500~3000℃、非氧化性气氛中处理,使之石墨化。经高温处理后,灰分、硫、气体含量都大幅度减少。
由于人造石墨制品的价格昂贵,铸造厂常用的人造石墨增碳剂大都是制造石墨电极时的切屑、废旧电极和石墨块等循环利用的材料,以降低生产成本。
2.天然石墨
天然石墨可分为鳞片石墨和微晶石墨两类。
微晶石墨灰分含量高,一般不用作铸铁的增碳剂。
鳞片石墨有很多品种:高碳鳞片石墨需用化学方法萃取,或加热到高温使其中的氧化物分解、挥发,这种鳞片石墨产量不多、价格高,一般也不作增碳剂;低碳鳞片石墨中的灰分含量高,不宜用作增碳剂;用作增碳剂的主要是中碳石墨,但用量也不多。
天然石墨的大致成分见表2。
表2 天然石墨的大致成分(%)
品种 固定碳 硫 灰分 挥发分 水分
鳞片石墨 85~95 0.1~0.7 5~15 1~2 ——
微晶石墨 60~85 0.1~0.2 20~40 1~2 0.5
天然石墨的价值及其纯度与粒度关系最大。纯度常用含碳量或灰分表示,一般含碳量越高,灰分越少,则价格越高。粒度常用英制(目)或公制(mm)来表示产品的平均粒径。对于正目数来说,粒径越大价格越高;对于负目数来说,粒径越小越值钱。所以石墨产品最后都要用标准筛筛分后才能包装,商品中一般要求正目数的筛上物高于80%,负目数的筛下物高于75%。在一些特殊用途中,对石墨结晶构造、灰分中微量元素含量、杂质粒径等有严格要求,如含硫、氯和铁量。硫和氯在使用中对接触金属有强腐蚀性,铁影响石墨制品的高温抗氧化性。
人造石墨循环比天然石墨好,天然石墨容量高,由于循环差的原因对电解液的选择比较重要,天然石墨比较软,但是压实过高其颗粒可能就形变了,并且吸液能力会急剧下降。
5. 锂电池人造石墨负极材料是怎样做的
最开始是用锂金属作为锂离子电池的负极材料,但是安全性能极低,因而慢慢改成石墨了
6. 负极材料石墨E1和E12有什么区别
1.负极材料的晶体结构
不同的晶体结构及化学组成会造成粉体的物理化学特性千差万别,进而影响到粉体的应用。常用的负极材料石墨有两种晶体结构,一种是六方相,一种是菱方相。晶体结构的有序程度和发生石墨化的难易程度相关。石墨化度越大,碳材料越容易石墨化,同时晶体结构的有序程度也越高。其石墨化程度越高,相应晶格缺陷越少,电子的迁移阻力越小,电池的动力学性能会得到提升。
2.负极材料的粒度分布
负极材料的粒度分布会直接影响电池的制浆工艺以及体积能量密度。在相同的体积填充份数情况下,材料的粒径越大,粒度分布越宽,浆料的黏度就越小,这有利于提高固含量,减小涂布难度。另外,材料的粒度分布较宽时,体系中的小颗粒能够填充在大颗粒的空隙中,有助于增加极片的压实密度,提高电池的体积能量密度。
6.负极材料的元素含量
石墨主要由固定碳、灰分和挥发分三部分组成,固定碳是真正起电化学活性的组分,标准中对固定碳的含量有着严格要求,至少大于99.5%。此外,除了固定碳、锂主要元素,负极材料在进行包覆、掺杂等改性过程中会引入一些杂质元素,它们也会严重影响电池的电化学性能,需要严格控制。另外,部分负极原料中含有镉、铅、汞、六价铬及其化合物等限用元素,它们对动物、植物和环境有害,因此在标准中对此类物质有严格的限制。
7. 锂离子电池现在最新使用的负极材料是什么
锂电池负极材料大体分为以下几种:
第一种是碳负极材料:
目前已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。
第二种是锡基负极材料:
锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指各种价态金属锡的氧化物。目前没有商业化产品。
第三种是含锂过渡金属氮化物负极材料,目前也没有商业化产品。
第四种是合金类负极材料:
包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金,目前也没有商业化产品。
第五种是纳米级负极材料:纳米碳管、纳米合金材料。
第六种纳米材料是纳米氧化物材料:目前合肥翔正化学科技有限公司根据2009年锂电池新能源行业的市场发展最新动向,诸多公司已经开始使用纳米氧化钛和纳米氧化硅添加在以前传统的石墨,锡氧化物,纳米碳管里面,极大的提高锂电池的冲放电量和冲放电次数。