石墨可分為天然石墨與人造石墨,二者結(jié)構(gòu)相近,物理化學性質(zhì)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(jié)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(jīng)濟損失。本文就從天然石墨與人造石墨結(jié)構(gòu)組成、性能的角度出發(fā),談談兩者的特點與區(qū)別,以及重要聯(lián)系與應用進展。
天然石墨是富碳有機物在高溫高壓地質(zhì)環(huán)境長期作用下轉(zhuǎn)變形成的,是大自然的結(jié)晶。天然石墨的工藝特性主要取決于它的結(jié)晶形態(tài)。結(jié)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(jù)結(jié)晶形態(tài)不同,工業(yè)上將天然石墨分為致密結(jié)晶狀石墨、鱗片石墨和隱晶質(zhì)石墨三類。我國主要有鱗片石墨和隱晶質(zhì)石墨兩大類。
天然石墨:晶體發(fā)育較為完善,鱗片石墨的石墨化程度更在98%以上,而天然微晶石墨的石墨化程度通常在93%以下。
天然鱗片石墨:是一種單晶,組織結(jié)構(gòu)較簡單,僅存在結(jié)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(zhì)脫除后的孔洞,宏觀上表現(xiàn)出各向同性。
天然石墨具有規(guī)則的層狀結(jié)構(gòu),鋰離子在嵌入時速度十分緩慢,且由于材料各向異性較高,極易導致活性物質(zhì)與集流體接觸不充分,從而造成天然石墨倍率性能較差。
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(chǎn)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(zhì)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(jié)構(gòu)。