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(xiàn)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(xiàn)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(shù)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。
石墨可分為天然石墨與人造石墨,二者結構相近,物理化學性質相似,但用途卻有著較大差別。眾多研究中,某些研究者沒有注意到兩者的區(qū)別而籠統(tǒng)地稱之為石墨。這種將二者混為一談的結果造成了很多的誤導,甚至是決策的錯誤,帶來很大的資源浪費和經濟損失。
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。
天然石墨具有良好的可浮性,在對天然石墨進行分選提純時,浮選通常作為步使用的方法。現(xiàn)階段工業(yè)生產中基本上所有的天然石墨均采用浮選來進行分選,選礦技術采用多段磨礦、多段選別的工藝流程,并在此基礎上, 針對不同性質的礦石研究更有效、更合理的設備及流程,從而大限度地提高固定碳含量和保護石墨鱗片結構。
天然石墨球形化主要是以天然石墨為原料,通過對天然石墨表面進行整形處理,從而得到球狀或者類球狀的石墨顆粒。這類方法原料成本較低,工藝相對簡單,使得球形石墨的生產能夠實現(xiàn)大規(guī)模的產業(yè)化。天然石墨球形化的關鍵在于球形化設備,選擇合適的球形化設備會提高球形化石墨的產出率和各項性能指標,因此石墨球形化設備是目前國內外機械設備領域的研究熱點之一。但由于國內外球形化設備生產廠商技術保密等原因,目前對該類設備的公開報道較少。本文綜合論述了天然石墨球形化的機理,簡要介紹和分析探討了幾類常用的天然石墨球形化設備的應用現(xiàn)狀,并在此基礎上對石墨球形化設備的發(fā)展進行了展望。