微晶石墨和天然石墨在多个方面存在显著差异,具体区别如下:
一、物理结构与形态
天然石墨 - 属于单晶矿物,具有规则的层状结构,石墨化程度通常在93%-98%之间。 - 鳞片石墨(天然)呈鳞片状单晶,层状结构完善,各向异性显著。 - 微晶石墨(天然)为土状微晶集合体,晶粒细小且排列杂乱,石墨化程度较低(通常<93%)。
人造石墨
- 属于多相材料,由石油焦、沥青焦等炭质颗粒转化的石墨相、粘结剂转化的石墨相及气孔等多相组成。 - 晶体发育程度取决于原料和热处理温度,工业产品石墨化程度通常低于90%。
二、物理性质
导电性与导热性
- 天然石墨(鳞片/微晶)的导电性和导热性均优于人造石墨。 - 人造石墨的导电性受限于石墨化程度和颗粒结构。
润滑性与可塑性
- 天然鳞片石墨因晶体发育完善,摩擦系数低,润滑性和可塑性较好。 - 人造石墨的润滑性和可塑性较差,尤其是微晶石墨。
倍率性能
- 天然石墨因各向异性高,锂离子嵌入速度慢,倍率性能较差。 - 人造石墨通过改性工艺(如高温热处理)可提升倍率性能。
三、应用领域
天然石墨
- 主要用于高端领域,如锂电池负极材料(库仑效率90%-93%)、高温润滑剂、半导体材料等。 - 传统工业领域(如铸造材料、铅笔芯)仍以人造石墨为主。
人造石墨
- 广泛应用于中低端领域,如焊条、防腐剂、铅笔芯、普通碳材料等。 - 部分高端产品(如锂电池)通过技术改进逐步提升性能。
四、成本与资源
天然石墨: 成本低,无需复杂化工工序,适合大规模生产。- 人造石墨
总结
天然石墨和人造石墨在结构、性能和应用上存在本质差异。天然石墨凭借其优异的物理性质,主要服务于高端领域;人造石墨则通过调整工艺弥补部分性能短板,满足中低端需求。随着材料科学的发展,两者在高性能材料领域的互补性也在增强。