En els camps de la nova energia i la indústria de l'electrònica, la pols de grafit artificial s'utilitza àmpliament en materials d'elèctrodes negatius de la bateria, cautxú conductor, tinta conductora i altres productes per les seves excel·lents propietats conductives. La conductivitat de la pols de grafit artificial s’atribueix principalment a la seva estructura de cristall i composició química. Els àtoms de carboni en pols de grafit estan disposats en forma de bresca hexagonal i cada àtom de carboni allibera un electró, que es pot moure lliurement al cristall per formar un corrent elèctric. A més, la conductivitat de la pols de grafit artificial també està estretament relacionada amb la seva puresa i grau de grafitització. Generalment, com més gran sigui la puresa de la pols i més gran és el grau de grafitització, millor serà la conductivitat.
1. La influència de l'estructura de cristall i la composició química del grafit sobre la conductivitat
Com que els àtoms de carboni del grafit estan disposats en forma de bresca hexagonal, és una estructura de cristall. Cada àtom de carboni allibera un electró, que es pot moure lliurement al cristall per formar un corrent elèctric. El contingut de carboni en pols de grafit té un efecte directe sobre la seva conductivitat. Com més gran sigui el contingut de carboni, més gran és el grau de grafitització i millor serà la conductivitat.
2. La influència de la puresa en la conductivitat del grafit
La conductivitat de la pols de grafit artificial està estretament relacionada amb la seva puresa. Generalment, com més alta sigui la puresa de pols, més gran és el grau de grafitització i millor serà la conductivitat. La pols de grafit de puresa alta - significa contingut de baixa impuresa i es redueix la barrera de transmissió dels electrons en cristalls de grafit, millorant així la conductivitat.
(1) El grau de grafitització té un efecte significatiu en la conductivitat de la pols de grafit artificial.
El grau de grafitització es refereix al grau d’ordre dels cristalls de grafit en pols de grafit, que està directament relacionat amb la conductivitat del material. Com més gran sigui el grau de grafitització, més completa és l'estructura en capes dels cristalls de grafit i més petita és la barrera que els electrons es moguin entre capes, fent que el material sigui més conductor.
(2) El mecanisme específic de la influència del grau de grafitització en la conductivitat.
La pols de grafit amb un alt grau de grafitització té una estructura de gelosia sòlida i pou- i un baix grau d’oxidació superficial, de manera que pot mostrar propietats conductives excel·lents. Controlant la temperatura i el temps del procés de grafitització, es pot millorar eficaçment el grau de grafitització de la pols de grafit, optimitzant així les seves propietats conductives.
La temperatura també té un efecte significatiu en la conductivitat del grafit. A mesura que augmenta la temperatura, els electrons del cristall de grafit estan entusiasmats per saltar a la banda de conducció, el nombre d’electrons lliures augmenta i la resistivitat disminueix; Però, al mateix temps, la vibració tèrmica de gelosia s’intensifica, la resistència al flux d’electrons lliures augmenta i la resistivitat augmenta. Per tant, el coeficient de temperatura de resistència del grafit és negatiu a baixes temperatures i positiu a temperatures altes.
3. Valor conductiu de la pols de grafit artificial
Amb les característiques anteriors, la pols de grafit artificial té un paper important en la indústria. Per exemple, en l’elèctrode negatiu de les bateries d’ions de liti -, la pols de grafit artificial pot promoure eficaçment la migració d’ions de liti entre elèctrodes i millorar la càrrega de la bateria i l’eficiència de descàrrega a causa de la seva forta conductivitat i alta estabilitat; En els recobriments conductors, la seva alta conductivitat es pot utilitzar per preparar recobriments antistàtics per assegurar el funcionament segur dels equips electrònics. La resistivitat de la pols de grafit artificial sol ser 8 - 13 × 10⁻⁶ω · m (és a dir, 8 - 13 micro - ohms · m) a temperatura ambient. Aquest valor està estretament relacionat amb l'estructura en capes de grafit - Els electrons lliures dels enllaços π deslocalitzats dins de la capa poden migrar ràpidament, donant -li una excel·lent conductivitat. En aplicacions pràctiques, la resistivitat d'alguns pols de grafit artificial d'alta puresa i d'alta densitat (com ara matèries primeres per a elèctrodes de grafit) pot fins i tot arribar fins a 6,5-9,0 × 10⁻⁶ω · m
La conductivitat de la pols de grafit artificial és el resultat de la interacció de la seva microestructura, propietats electròniques i puresa de material. Des d’electrons lliures en la “gelosia en capes” fins al disseny estructural en aplicacions pràctiques, aquesta “pols negra” no només demostra les meravelloses propietats del carboni, sinó que també promou el progrés tecnològic en la nova energia, la indústria d’electrònica i altres camps. Amb la millora de la tecnologia de processament de materials, les propietats conductives de la pols de grafit artificial es poden optimitzar en el futur, proporcionant suport per a aplicacions més innovadores.
