廣義上,一切通過有機(jī)物炭化再經(jīng)石墨化高溫處理后得到的石墨材料均可統(tǒng)稱為人造石墨,,如炭(石墨)纖維、熱解炭(石墨),、泡沫石墨等。
狹義上的人造石墨通常是指以雜質(zhì)含量較低的炭質(zhì)原料(石油焦,、瀝青焦等)為骨料,、煤瀝青等為粘結(jié)劑,經(jīng)過配料,、混捏,、成型、炭化(工業(yè)上稱為焙燒)和石墨化等工序制得的塊狀固體材料,,如石墨電極,、靜壓石墨等。


人造石墨的形態(tài)較多,,既有粉狀,,也有纖維狀和塊狀,而狹義的人造石墨通常為塊狀,,使用時(shí)需要加工成一定形狀,。其可看作是一種多相材料,包括石油焦或?yàn)r青焦等炭質(zhì)顆粒轉(zhuǎn)化的石墨相,、包覆在顆粒周圍的煤瀝青粘結(jié)劑轉(zhuǎn)化的石墨相,、顆粒堆積或煤瀝青粘結(jié)劑經(jīng)熱處理后形成的氣孔等。一般來說,,熱處理溫度越高,,其石墨化程度也就越高。工業(yè)生產(chǎn)的人造石墨,,其石墨化程度通常低于90%,。
相較天然石墨,,人造石墨的傳熱性能和導(dǎo)電性能、潤滑性和可塑性較弱,但人造石墨同樣具有較天然石墨更好的耐磨,、耐腐蝕、滲透率低等優(yōu)勢(shì),。
制作人造石墨的原料主要包含石油焦,、針狀焦、瀝青焦,、煤瀝青,、炭微球等;其下游產(chǎn)品主要包含石墨電極,、預(yù)焙陽極,、等靜壓石墨、高純石墨、核石墨,、熱交換器等,。


制造人造石墨的方法有很多種,常見的是以主要原料是粉狀的優(yōu)質(zhì)煅燒石油焦,,在其中加瀝青作為粘結(jié)劑,,再加入少量其他輔料。各種原材料配合好以后,,將其壓制成形,,然后在2500~3000°C、非氧化性氣氛中處理,,使之石墨化,。
石墨化提升了產(chǎn)品的體積密度、導(dǎo)電率,、導(dǎo)熱率,、抗腐蝕性能和機(jī)械加工性能,它是人造石墨負(fù)極生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵工序,。

以石油焦,、針狀焦為原料,煤瀝青作結(jié)合劑,,經(jīng)煅燒,、配料、混捏,、壓型,、焙燒、石墨化,、機(jī)加工而制成的石墨電極,,在電弧爐中以電弧形式釋放電能對(duì)爐料進(jìn)行加熱熔化,在電爐鋼,、工業(yè)硅,、黃磷等設(shè)備中廣泛應(yīng)用。
以石油焦為原料,,煤瀝青作粘結(jié)劑,,經(jīng)煅燒、配料,、混捏,、壓型、焙燒,、浸漬,、石墨化,、機(jī)加工而制成,一般用于電解鋁設(shè)備的導(dǎo)電陽極,。
輸送腐蝕介質(zhì)的設(shè)備,,廣泛采用人造石墨制成的活塞環(huán),、密封圈和軸承,工作時(shí)無需加入潤滑油,。
人造石墨具有耐腐蝕、導(dǎo)熱性好,、滲透率低等特點(diǎn),。在化學(xué)工業(yè)中廣泛用于制作熱交換器、反應(yīng)槽,、吸收塔,、過濾器等設(shè)備。
以優(yōu)質(zhì)石油焦為原料,,煤瀝青或合成樹脂為粘結(jié)劑,,經(jīng)原料制備、配料,、混捏,、壓片、粉碎,、再混捏,、成型、多次焙燒,、多次侵漬,、純化及石墨化、機(jī)加工而制成,,一般包括等靜壓石墨,、核石墨、高純石墨等,,用于航天,、電子、核工業(yè)部門,。


石墨材料的石墨化度和雜質(zhì)濃度都是材料性能指標(biāo)和質(zhì)量控制的判斷依據(jù),,是生產(chǎn)及研發(fā)過程中不可少的檢測項(xiàng)目。浪聲的界FRINGE桌面式X射線衍射儀可對(duì)人造石墨材料進(jìn)行檢測分析,,采集樣本的衍射圖譜,,對(duì)其進(jìn)行成分定性及石墨化度測量。
以下為使用界FRINGE對(duì)某一組石墨材料的檢測案例:
試樣制備
待測石墨粉中加入Si粉標(biāo)樣,研磨均勻并過200目篩,,待測,。
XRD圖譜掃描
測量C(002)和Si(111)衍射圖譜。掃描范圍:24°~29°,,步進(jìn)掃描,,步長0.02°,計(jì)數(shù)時(shí)間1s,。
分峰擬合
將C(002)和Si(111)分峰擬合,。
計(jì)算石墨化度
1、常數(shù)選擇
2,、峰位校正
3,、校正C(002)的面間距
4、計(jì)算C(002)的面間距
5,、計(jì)算石墨化度

物相鑒定結(jié)果顯示,,樣品為石墨化碳材料。

碳材料是目前鋰離子電池理想的負(fù)極材料,。碳材料的種類決定著鋰離子電池的嵌鋰電位,、工作電壓可逆性能等。而克容量是衡量碳材料的一個(gè)重要指標(biāo),,但是測試克容量一般是做成電池測試,,需要花費(fèi)不少時(shí)間,測試值穩(wěn)定性也比較差,。石墨化度是指在含有石墨晶體及各種過渡態(tài)碳的復(fù)合材料中,,石墨晶體所占的比例。理論上可以憑借石墨化度來估算碳材料的克容量,。
碳晶體的點(diǎn)陣參數(shù)可直接用來表征其石墨化度,。通過富蘭克林公式g=[(0.3440-c0/2)/0.0086]×100%推導(dǎo)出碳材料的石墨化度g=84.05%。
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