天然石墨片的無論價格和其效果都能讓行業(yè)使用者接受并信服,所以天然石墨片已經在各行業(yè)應用的非常成熟廣泛。
人工合成石墨片主要是經過壓型,焙燒,石墨化后的產品經過加工后的粉末,而天然的是通過石墨礦直接挖出來的,產品的性能有很大區(qū)別。
天然石墨是富碳有機物在高溫高壓地質環(huán)境長期作用下轉變形成的,是大自然的結晶。天然石墨的工藝特性主要取決于它的結晶形態(tài)。結晶形態(tài)不同的礦物,具有不同的工業(yè)價值和用途。天然石墨的種類較多,根據結晶形態(tài)不同,工業(yè)上將天然石墨分為致密結晶狀石墨、鱗片石墨和隱晶質石墨三類。我國主要有鱗片石墨和隱晶質石墨兩大類。
天然鱗片石墨具有良好的耐高溫、導電、導熱、潤滑、可塑及耐酸堿等性能。根據固定碳含量分類四類:高純石墨(FC:99.9%-99.99%)、高碳石墨(FC:97-99.8%)、中碳石墨(FC:90-96%)、低碳石墨(FC:70-90%)。
天然鱗片石墨其熔點在3000℃以上,是耐溫的礦物之一。常溫下化學性質比較穩(wěn)定,具有耐高溫、耐酸堿腐蝕、高導電性能的特點,可用做耐火材料,導電材料,耐磨潤滑材料。
天然鱗片石墨:是一種單晶,組織結構較簡單,僅存在結晶學上的缺陷(如點缺陷、位錯、層錯等),宏觀上表現出各向異性的特征。天然微晶石墨的晶粒較小,晶粒之間雜亂排列且存在雜質脫除后的孔洞,宏觀上表現出各向同性。
在理化性質方面,天然石墨與人造石墨既有共性,也存在性能上的差異。如天然石墨與人造石墨都是熱和電的良導體,但對于相同純度和粒度的石墨粉體來說,天然鱗片石墨的傳熱性能和導電性能好、天然微晶石墨次之,人造石墨低。石墨具有的較好的潤滑性和一定的可塑性,天然鱗片石墨的晶體發(fā)育較完善,摩擦系數較小,潤滑性好,可塑性高,而致密結晶狀石墨和隱晶質石墨次之,人造石墨較差。
目前,商業(yè)化的碳負極材料仍以石墨材料為主。其中天然石墨負極由天然石墨加工而成。天然石墨具儲量大、成本低、安全等優(yōu)點。且天然石墨具有比較完整的石墨片層結構和很高的石墨化度,適合鋰離子在其中脫嵌和穿梭。
天然石墨常會伴有各種雜質,難以被直接利用,為了滿足工業(yè)生產的要求,對天然石墨進行富集、提純,且石墨純度愈高其價值也越高。目前關于石墨的提純方法主要有三種:浮選法、化學法和高溫法,其中化學法又包含堿熔酸浸法、氫氟酸法、混酸法、氯化焙燒法四種。