Nei campi della nuova energia e dell'industria elettronica, la polvere di grafite artificiale è ampiamente utilizzata nei materiali elettrodi negativi della batteria, in gomma conduttiva, inchiostro conduttivo e altri prodotti grazie alle sue eccellenti proprietà conduttive. La conduttività della polvere di grafite artificiale è principalmente attribuita alla sua struttura cristallina e alla composizione chimica. Gli atomi di carbonio in polvere di grafite sono disposti a forma di nido d'ape esagonale e ogni atomo di carbonio rilascia un elettrone, che può muoversi liberamente nel cristallo per formare una corrente elettrica. Inoltre, la conduttività della polvere di grafite artificiale è anche strettamente correlata alla sua purezza e grado di grafitizzazione. Generalmente, maggiore è la purezza della polvere e maggiore è il grado di grafitizzazione, migliore è la conduttività.
1. L'influenza della struttura cristallina e della composizione chimica della grafite sulla conducibilità
Poiché gli atomi di carbonio della grafite sono disposti a forma di nido d'ape esagonale, è una struttura cristallina. Ogni atomo di carbonio rilascia un elettrone, che può muoversi liberamente nel cristallo per formare una corrente elettrica. Il contenuto di carbonio in polvere di grafite ha un effetto diretto sulla sua conduttività. Maggiore è il contenuto di carbonio, maggiore è il grado di grafitizzazione e migliore è la conduttività.
2. L'influenza della purezza sulla conduttività della grafite
La conduttività della polvere di grafite artificiale è strettamente correlata alla sua purezza. Generalmente, maggiore è la purezza della polvere, maggiore è il grado di grafitizzazione e migliore è la conduttività. Alta polvere di grafite a purezza - significa un basso contenuto di impurità e la barriera di trasmissione degli elettroni nei cristalli di grafite viene ridotta, migliorando così la conducibilità.
(1) Il grado di grafitizzazione ha un effetto significativo sulla conduttività della polvere di grafite artificiale.
Il grado di grafitizzazione si riferisce al grado di ordine dei cristalli di grafite in polvere di grafite, che è direttamente correlato alla conduttività del materiale. Maggiore è il grado di grafitizzazione, più completa la struttura stratificata dei cristalli di grafite e più piccolo è la barriera per gli elettroni per muoversi tra gli strati, rendendo il materiale più conduttivo.
(2) Il meccanismo specifico dell'influenza del grado di grafitizzazione sulla conducibilità.
La polvere di grafite con un alto grado di grafitizzazione ha una struttura reticolare sviluppata e solida - e un basso grado di ossidazione superficiale, in modo che possa mostrare eccellenti proprietà conduttive. Controllando la temperatura e il tempo del processo di grafitizzazione, il grado di grafitizzazione della polvere di grafite può essere efficacemente migliorato, ottimizzando così le sue proprietà conduttive.
La temperatura ha anche un effetto significativo sulla conduttività della grafite. Man mano che la temperatura aumenta, gli elettroni nel cristallo di grafite sono entusiasti di passare alla banda di conduzione, aumenta il numero di elettroni liberi e la resistività diminuisce; Ma allo stesso tempo, la vibrazione termica reticolare si intensifica, la resistenza al flusso di elettroni liberi aumenta e la resistività aumenta. Pertanto, il coefficiente di temperatura di resistenza della grafite è negativo a basse temperature e positivo ad alte temperature.
3. Valore conduttivo della polvere di grafite artificiale
Con le caratteristiche di cui sopra, la polvere di grafite artificiale svolge un ruolo importante nell'industria. Ad esempio, nell'elettrodo negativo delle batterie a ioni di litio -, la polvere di grafite artificiale può promuovere efficacemente la migrazione degli ioni di litio tra elettrodi e migliorare la carica della batteria e l'efficienza di scarico a causa della sua forte conduttività e elevata stabilità; Nei rivestimenti conduttivi, la sua alta conducibilità può essere utilizzata per preparare rivestimenti antistatici per garantire il funzionamento sicuro delle apparecchiature elettroniche. La resistività della polvere di grafite artificiale è di solito 8 - 13 × 10⁻⁶ω · m (IE, 8 - 13 micro - ohms · m) a temperatura ambiente. Questo valore è strettamente correlato alla struttura a strati di grafite - Gli elettroni liberi nei legami π delocalizzati all'interno dello strato possono migrare rapidamente, dandogli un'eccellente conducibilità. In applicazioni pratiche, la resistività di alcune polveri di grafite artificiale ad alta purezza e ad alta densità (come le materie prime per elettrodi di grafite) può anche essere bassa fino a 6,5-9,0 × 10⁻⁶ · m
La conduttività della polvere di grafite artificiale è il risultato dell'interazione della sua microstruttura, proprietà elettroniche e purezza del materiale. Dagli elettroni liberi nel "reticolo a strati" alla progettazione strutturale in applicazioni pratiche, questa "polvere nera" non solo dimostra le meravigliose proprietà del carbonio, ma promuove anche il progresso tecnologico in nuove energie, industria elettronica e altri campi. Con il miglioramento della tecnologia di elaborazione dei materiali, le proprietà conduttive della polvere di grafite artificiale potrebbero essere ulteriormente ottimizzate in futuro, fornendo supporto per applicazioni più innovative.
