石墨矿情况介绍

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石墨矿情况介绍

石墨矿情况介绍

一、石墨简介

(一)石墨概念

石墨(graphite)是有机成因的碳质物变质而成,最常见于大理岩、片岩或片麻岩中。煤层可经热变质作用部分形成石墨,而少量石墨则是火成岩的原生矿物。石墨由于其特殊结构,具有耐高温性、抗热震性、导电性、润滑性、化学稳定性以及可塑性等众多特性,一直是军工与现代工业及高、新、尖技术发展中不可或缺的重要战略资源,石墨应用范围广泛,国际曾有专家预言“20世纪是硅的世纪,21世纪将是碳的世纪”。

石墨鉴定特征:1、铁黑色,硬度低,一组极完全解理,有滑感和染手。2、石墨是在高温下形成。3、石墨最常见于大理岩、片岩或片麻岩中,是有机成因的碳质物变质而成。煤层可经热变质作用部分形成石墨。少量石墨是火成岩的原生矿物。石墨也常见于陨石中,一般为团块状,以一定方位关系组成立方体外形的多晶集合体称方晶石墨。

(二)石墨的分类

1、天然石墨

按石墨结晶形态和工艺特性,将天然石墨分为三类:

(1)致密结晶状石墨

致密结晶状石墨又叫块状石墨。此类石墨结晶明显,晶

体肉眼可见。颗粒直径大于0.1毫米,比表面积范围集中在g,晶体排列杂乱无章,呈致密块状构造。这类石墨矿品位很高,一般含碳量为60~65%,有时达80~98%,但其可塑性和滑腻性不如鳞片石墨好。

(2)鳞片石墨

鳞片石墨晶体呈鳞片状;这是在高温高压下变质而成的,有大鳞片和细鳞片之分。此类石墨矿品位不高,一般在2~3%,或10~25%之间。它是自然界中可浮性最好的矿石之一,经过多磨多选可得高品位石墨精矿。这类石墨的可浮性、润滑性、可塑性均比其他类型石墨优越,因此其工业价值最大。

(3)隐晶质石墨

隐晶质石墨又称微晶石墨或土状石墨,这种石墨的晶体直径一般小于1微米,比表面积范围集中在1-5m2/g,是微晶石墨的集合体,只有在电子显微镜下才能见到晶形。此类石墨的特点是表面呈土状,缺乏光泽,润滑性比鳞片石墨稍差。品位较高,一般固定碳含量60~85%。少数高达90%以上。一般应用于铸造行业比较多。主要蕴藏在湖南郴州鲁塘。随着石墨提纯技术的提高,土状石墨的应用将越来越广泛。

2、人造石墨

人造石墨(特种石墨),按成型方式可分为:

(1)等静压石墨(三高石墨),但并非三高就是等静

压;

(2)模压石墨;

(3)挤压石墨,多为电极材料。

按石墨颗粒度分为:

(1)细结构石墨;

(2)中粗石墨(一般的颗粒度在左右);

(3)电极石墨(2-4mm)。

(二)石墨工艺性质与用途

1、石墨的特殊性质

(1)耐高温性:石墨熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量损失很小,热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍。

(2)导电、导热性:石墨导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。

(3)润滑性:石墨润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。

(4)化学稳定性:石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。

(5)可塑性:石墨的韧性好,可碾成很薄的薄片。

(6)抗热震性:石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。

(7)高传导透明性:碳原子构成的单层片状结构二维晶体--石墨烯,导电导热透明,无与伦比。

2、石墨的用途

(1)耐火材料:石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质,冶金工业上主要用来制造石墨坩埚,炼钢上常用石墨作钢锭之保护剂,冶金炉的内衬。

(2)导电材料:在电气工业上用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、水银正流器的正极,石墨垫圈、电话零件,电视机显像管的涂层等。

(3)耐磨润滑材料:润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用,而石墨耐磨材料可在200-2000 ℃温度及很高滑动速度下,代替润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备,广泛采用石墨材料制成活塞杯,密封圈和轴承,它们运转时勿需加入润滑油。石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。

(4)良好的化学稳定性:经特殊加工的石墨,具有耐腐蚀、导热性好,渗透率低等特点,大量用于制作热交换器,反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤

器、泵设备。广泛应用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门,可节省大量的金属材料。

(5)铸造、翻砂、压模及高温冶金材料:因石墨的热膨胀系数小,且能耐急冷急热的变化,可作为玻璃器的铸模,使用石墨后黑色金属得到铸件尺寸精确,表面光洁成品率高,不经加工或稍作加工就可使用,因而节省了大量金属。生产硬质合金等粉末冶金工艺,通常用石墨材料制成压模和烧结用的瓷舟。单晶硅的晶体生长坩埚,区域精炼容器,支架夹具,感应加热器等都是用高纯石墨加工而成的。此外石墨还可作真空冶炼的石墨隔热板和底座,高温电阻炉炉管,棒、板、格棚等元件。

(6)原子能工业和国防工业:石墨具良好的中子减速剂用于原子反应堆中,铀一石墨反应堆是目前应用较多的一种原子反应堆。作为动力用的原子能反应堆中的减速材料应具有高熔点,稳定,耐腐蚀的性能,石墨完全可以满足上述要求。作为原子反应堆用的石墨纯度要求很高,杂质含量不应超过几十个PPM 。特别是其中硼含量应少于。国防工业中还用石墨制造固体燃料火箭的喷嘴,导弹的鼻锥,宇宙航行设备的零件,隔热材料和防射线材料。

(7)防锅炉结垢:在水中加入一定量的石墨粉(每吨水大约用4-5 克)能防止锅炉表面结垢。此外石墨涂在金属烟囱、屋顶、桥梁、管道上可以防腐防锈。

(8)铅笔芯、颜料、抛光剂:石墨经过特殊加工以后,可制作各种特殊材料用于有关工业部门。

(9)电极:石墨电极较之铜电极优点多多:1)加工速度更快,比铜的加工速度快2-5倍,放电加工速度比铜快2-3倍;2)材料更不容易变形,在薄筋电极的加工上优势明显,铜的软化点在1000度左右,易受热变形,而石墨升华温度为3650度,热膨胀系数仅为铜的1/30;3)重量更轻,石墨密度只有铜的1/5;4)放电消耗更小,因火花油中含有C原子,在放电加工时,高温导致火花油中的C原子被分解出来,转而在石墨电极的表面形成保护膜,补偿了石墨电极的损耗;4)没有毛刺,铜电极加工完成后,需手工修整以去除毛刺,而石墨加工后没有毛刺,节约了大量成本,同时更容易实现自动化生产;5)石墨更易研磨和抛光;由于石墨的切削阻力只有铜的1/5,更容易进行手工的研磨和抛光;6)材料成本更低,价格更稳定,相同体积下,东洋炭素的普遍性石墨产品的价格比铜的价格低30%~60%,且价格更稳定,短期价格波动非常小。石墨逐渐取代铜成为EDM电极的首选材料。

(10)最薄最坚硬的纳米材料-石墨烯:有望在新材料与现代电子科技领域引发一轮革命。

随着科学技术的不断发展,人们对石墨也开发了许多新用途。(1)柔性石墨制品。柔性石墨又称膨胀石墨,是一

种新的石墨制品。1971年美国研究成功柔性石墨密封材料,解决了原子能阀门泄漏问题,随后德、日、法也开始研制生产。这种产品除具有天然石墨所具有的特性外,还具有特殊的柔性和弹性。因此,是一种理想的密封材料。广泛用于石油化工、原子能等工业领域。国际市场需求量逐年增长。(2)轻工业应用。石墨还是轻工业中玻璃和造纸的磨光剂和防锈剂,是制造铅笔、墨汁、黑漆、油墨和人造金刚石、钻石不可缺少的原料。它是一种很好的节能环保材料,美国已用它做为汽车电池。随着现代科学技术和工业的发展,石墨的应用领域还在不断拓宽,已成为高科技领域中新型复合材料的重要原料,在国民经济中具有重要的作用。

二、石墨矿床地质

(一)石墨矿石特征与分类

1、石墨矿石特征

自然界中没有纯净的石墨,其中往往含有SiO2、Al2O3、FeO、CaO、P2O5、CuO等杂质。这些杂质常以石英、黄铁矿、碳酸盐等矿物形式出现。此外,还有水、沥青、CO2、H2、CH4、N2等气体部分。因此对石墨的分析,除测定固定碳含量外,还必须同时测定挥发分和灰分的含量。

在自然界中,石墨是在高温下形成的变质矿床,是富含有机质或碳质沉积岩经变质作用形成的,常见于大理岩、片岩、变粒岩和片麻岩中。煤层经热变质,也可形成石墨。中国山东省莱西市(石墨探明储量万吨,现保有储量万吨)、吉林省磐石市(石墨储量500 万吨)、黑龙江鸡西市柳毛、湖南郴州宜章鲁塘等产石墨矿。世界着名产地有纽约Ticonderoga和马达加斯加和Ceylon等。

2、石墨矿石分类

按结晶形态,将石墨矿石分为晶质(鳞片状)石墨矿石和隐晶质(土状)石墨矿石两大类。

(1)晶质石墨矿石又可分为鳞片状和致密状两种。致密状晶质石墨只见于新疆托克布拉等个别矿床中,工业价值不大。

鳞片状石墨矿石结晶较好,形似鱼鳞状,晶体粒径大于

1μm,一般为~,大的可达5~10mm,多呈集合体。矿石品位较低,一般为%。伴生的矿物有云母、长石、石英、透闪石、透辉石、石榴石和少量硫铁矿、方解石等,有时还伴有金红石,钒云母等有用组分。矿体呈层状、似层状或透镜状,矿石硬度中等或中硬偏软。

鳞片状石墨矿石按其所赋存岩石的岩性不同,分片麻岩型、片岩型、透辉岩型、变粒岩型、混合岩型、大理岩型及花岗岩型等七种,前六种矿石类型产于区域变质成因矿床中,后一种矿石类型则产于岩浆热液成因矿床中。

根据固定碳含量,可将鳞片状石墨分为高纯石墨、高碳石墨、中碳石墨及低碳石墨4类。高纯石墨(固定碳含量大于或等于%)主要用于柔性石墨密封材料,代替白金坩埚用于化学试剂熔融及润滑剂基料等;高碳石墨(固定碳含量%~%)主要用于耐火材料、润滑剂基料、电刷原料、电碳制品、电池原料、铅笔原料、填充料及涂料等;中碳石墨(固定碳含量80%~94%)主要用于坩埚、耐火材料、铸造材料、铸造涂料、铅笔原料、电池原料及染料等;低碳石墨(固定碳含量大于或等于%~%)主要用于铸造涂料。

(2)隐晶质石墨矿石(曾称土状石墨或无定形石墨、微晶石墨),系微小的天然石墨晶体构成的致密状集合体(微晶集合体),晶体粒径小于1μm,只有在电子显微镜下才能观察到其晶形。矿石呈灰黑色、钢灰色,一般光泽暗淡,具

有致密块状、土状及层状、页片状构造。隐晶质石墨矿多产于接触变质煤系变质页岩中,矿体呈层状、似层状、带状及透镜状,矿石呈土状,松软、易碎、滑腻。隐晶石墨的工艺性能不如鳞片状石墨,工业应用范围也较小,矿石品位一般都较高,但矿石可选性差。矿物成分以石墨为主,伴生有红柱石、水云母、绢云母及少量黄铁矿、电气石、褐铁矿、方解石等。品位一般为60~80%、灰分为15~22%、挥发分为1~2%、水分为2~7%。

根据含铁量,可将隐晶质(微晶)石墨分为有铁和无铁两类。依照产品固定碳含量、最大粒径分为60个牌号,各种牌号石墨产品其外观要求产品中不得有肉眼可见的木屑、铁屑、石粒等杂物,产品不被其他杂质污染。微晶石墨中酸溶铁含量不大于1%者,主要用于铅笔、电池、焊条、石墨乳剂、石墨轴承的配料及电池碳棒的原料等;无铁要求的微晶石墨主要用于铸造材料、耐火材料、染料及电极糊等原料。

根据硬度不同,可将隐晶质石墨矿石分为软质石墨与硬质石墨两种。软质石墨矿石变质彻底,质量好;硬质石墨一般为石墨与无烟煤的过渡带,质量次。

(二)石墨矿床工业指标

目前,标矿晶质石墨大约4000元/吨;隐晶质石墨大约2000元/吨。

(三)勘探类型的确定

石墨矿床划分为4个勘探类型:

1、第Ⅰ勘探类型矿体形态简单,呈层状,似层状或较大透镜体,主矿体连续沿走向长几百米至千米以上,厚一般十几米至几十米或更大,稳定,变化系数小于40%;石墨分布均匀;断裂及岩体(脉)对矿体无破坏或破坏甚微;规模中到大型。如山东平度刘戈庄石墨矿床。

2、第Ⅱ勘探类型矿体形态较简单,呈层状、似层状、透镜状,主要矿体比较连续,沿走向长一般几百米至千米以上,矿体内夹石较少,矿体边部分叉现象较普遍,厚一般几米至几十米,较稳定,变化系数40%~70%;石墨分布均匀;断裂及岩体(脉)对矿体破坏不大;规模以大、中型为主。如黑龙江鸡西柳毛及山东莱西南墅刘家庄石墨矿床。

3、第Ⅲ勘探类型矿体形态复杂,呈不规则的层状、似层状、透镜状,主矿体不连续,沿走向长几百米,夹层或夹石较多,分叉复合现象普遍,厚一般几十厘米至几米,不稳定,变化系数70%~100%;石墨分布均匀;断裂及岩体(脉)对矿体破坏较大;规模以中型为主。如湖北宜昌三岔垭、吉林磐石烟筒山和新疆奇台苏吉泉石墨矿床。

4、第Ⅳ勘探类型矿体形态很复杂,呈小透镜状、扁豆状及不规则状,厚度很不稳定,变化系数大于100%;石墨分布均匀;断裂及岩体(脉)对矿体破坏很大;规模小至中型为

主,如四川南江坪河及湖南郴州鲁塘石墨矿床。

上述勘探类型的划分是根据矿床中主矿体(一个或几个)规模(其储量须占勘探范围内总储量70%以上)、形态复杂程度、主要有用组分含量的分布均匀程度、被构造和火成岩体(脉)破坏情况等地质因素确定的。目前已勘探的石墨矿床,属于第Ⅰ勘探类型的很少,晶质(鳞片状)石墨矿床多属第Ⅱ、Ⅲ勘探类型,隐晶质(土状)石墨矿床多属第Ⅲ、Ⅳ勘探类型。

(四)找矿标志

1、变质的碳质沉积岩、黑色岩系和煤系地层;

2、各种电法异常区:因石墨属良导电矿物,矿化体与围岩的电性差异特征,低阻高极化异常能够指示石墨矿的寻找。

三、石墨矿资源储量分布

(一)全球石墨矿产资源分布概况

全球石墨矿产相对集中分布于少数国家中。晶质石墨矿主要蕴藏在中国、乌克兰、斯里兰卡、马达加斯加、巴西等国,其中马达加斯加盛产大鳞片石墨,斯里兰卡盛产高品位的致密块状石墨;隐晶质石墨矿主要分布于印度、韩国、墨西哥和奥地利等国。多数国家只产一种石墨,矿床规模以中、小型居多,只有中国等四五个国家晶质和隐晶质石墨都有产出,大型矿床较多。

(二)中国石墨矿产资源分布概况

我国的石墨矿产资源非常丰富,主要有晶质石墨和隐晶质石墨两种类型。截至2014年,我国共查明石墨矿产地149处,其中晶质石墨矿床有118处,隐晶质石墨矿有31处。

2001-2014中国晶质、隐晶质石墨统计表

1、中国天然石墨成矿带

中国天然石墨成矿区带分布图

1-佳木斯地块石墨成矿区;2-额尔古纳地块石墨成矿区;3-老爷岭陆缘活动带接触变质型石墨成矿区;4-辽吉裂谷石墨成矿带;5-华北陆块北缘中、东段石墨成矿带;6-阿拉善陆块石墨成矿区;7-塔里木古陆块东北缘石墨成成矿区;8-准噶尔地块东缘被动陆缘石墨成矿带;9-华北陆块南部古裂谷石墨成矿带;10-胶东地块石墨成矿区;11-龙门-大巴陆缘石墨成矿带;12-康滇地轴成矿区;13-华夏陆块北部成矿带;14-东南地区中生代隐晶石墨成矿区;15-华夏陆块南部成矿带。

2、中国石墨矿床地理分布

中国石墨矿床地理分布图

中国石墨资源分布广泛,但又相对集中,呈现东多西少之势。大型晶质石墨矿床主要分布在黑龙江、内蒙、山东、河南、陕西、四川等境内,其中黑龙江和山东石墨矿资源最为集中。大型隐晶质石墨矿床则分布在湖南境内。

3、中国晶质石墨储量及分布

截至2015年底,中国晶质石墨查明资源储量万吨,晶质石墨以大、中型规模为主,主要分布在黑龙江、内蒙古、四川、山东和山西等省区,其中黑龙江占全国的%。

2014年底中国晶质石墨产地及资源储量(矿物量统计表)单位:万吨

注:数据来源2014国土资源部全国矿床资源储量通报。

注:数据来源于全国矿产资源储量通报,2015。

我国晶质石墨矿石品位相差比较大,多数矿床的矿石品位在3-15%,入选品位在5%左右,片度在毫米之间,矿石的可选性通常较好。2015年中国晶质石墨查明资源储量分布图。

2015年中国晶质石墨查明资源储量分布图

山西省晶质石墨矿主要集中在大同市。大同市新荣区白

山-弘赐堡石墨矿带中的弘赐堡、六亩地、鸡窝涧、白山村、七里村和碓臼沟六个石墨矿区累计查明石墨矿物量为837万吨。(1)弘赐堡大型晶质石墨矿处于内蒙断块南缘中部与吕梁-太行断块的云岗块坳北端之结合处,矿石以石墨黑云斜长片麻岩为主,石墨矿石储量为350万吨,矿体固定碳品位,平均为%。原矿鳞片大易选,经浮选后可得到固定碳含量80-95%的精矿。(2)六亩地中型石墨矿位于中朝地台内蒙地轴南部边缘,矿石以片麻岩为主,有16个主要矿体,矿石资源储量为705万吨,矿石品位不高,矿体平均品位在之间,个别地段品位可达17%。

4、中国隐晶质石墨储量及分布

全国隐晶质石墨查明资源储量万吨,其中基础储量万吨、储量万吨,以中小型规模为主,主要分布在内蒙古、湖南、陕西和吉林等省区。湖南省和吉林省的石墨保有储量占全国隐晶质石墨储量的66%。

隐晶质石墨矿床的原矿品位较高,石墨含量在65%以上,部分矿床石墨含量达到80%以上,经过物理选矿后即可生产出符合工业要求的石墨矿粉。

注:数据来源于全国矿产资源储量通报,2015。

全国隐晶质石墨分布图

5、中国石墨储量变化情况

自2001年以后,我国晶质石墨和隐晶质石墨储量均呈

下降趋势,晶质石墨可开发储量由2001年的3085万吨下降至2014年的1807万吨,隐晶质石墨可开发储量由2001年的1137万吨下降至2014年的532万吨,其中2010年之后储量降迷加快。

2001-2014年中国石墨储量变化图

6、中国石墨资源潜力评价

预计500米以上浅晶质石墨资源潜力亿吨,主要分布黑龙江、内蒙古、山东和四川,占比为%;隐晶质石墨资源潜力亿吨,主要分布在湖南、内蒙古和吉林,占比为%。

7、中国贸易现状分析

(1)进口

①进口量分析

2016年,中国是全球第二石墨进口国,总进口量为万t。主要从朝鲜(进口量万t,占比%)、日本(进口量万t,占比%)、马达加斯加(进口量,占比%)、德国(进口量万t,占比%)、美国(进口量万t,占比%)等进口石墨。从产品构成上看,精矿等价值较低的初级产品主要来自朝鲜,而价值较高的加工品主要来自日本、德国和美国等发达国家。

1992~2004年,中国天然石墨进口量仅万~万t。随着中国工业化进程的不断深入以及经济的快速发展,对作为基础性材料石墨的需求量不断增加,2005年之后石墨的进口量呈快速上升趋势。2008年世界经济危机的出现,使2008~

2012年中国石墨的进口量有了一定程度的影响,2012年后开始缓慢回升。

②进口价格分析

随着中国工业化进程的发展,中国市场对高端石墨产品的需求开始增大,而国内生产加工能力弱,部分产品(如各向同性石墨、氟化石墨、高纯石墨等)只能从日本、美国、德国等发达国家进口来满足国内需求。如果去除从朝鲜进口的石墨,2016年中国天然石墨单位进口价值为美元/t,相对各国进口石墨价格最高,是全球平均进口石墨价格的倍。中国从日本进口石墨,单位价值达到美元/t,从美国进口石墨,单位价值达到美元/t。中国石墨产业技术水平和深加工能力亟需提高。

(2)出口

①出口量分析

中国作为世界最大天然石墨出口国,出口石墨商品以石墨初级产品为主,产品附加值较低,2016年主要出口对象包括日本(出口量万t,占比%)、韩国(出口量万t,占比%)、印度(出口量万t,占比%)、美国(出口量万t,占比%)、德国(出口量万t,占比%)等。

1992~2007年,中国天然石墨出口量呈上升趋势,出口量由1992年的万t增长至万t,年增长率约为%。受全球金融危机影响,2008年和2009年中国石墨出口量下降。2010

年黑龙江、湖南等省对其石墨产业整合,使得2010~2012年进出口量均下降,2012年后得以回升。2016年中国石墨出口量占世界的比重大于66%。

②出口价格分析

尽管中国对全球石墨出口市场有绝对的话语权,但由于中国出口石墨商品以石墨初级产品为主,产品附加值较低,使得中国石墨的单位出口价值为全球最低,2016年中国石墨出口单位价值为美元/t。日本出口是石墨产品以高端为主,出口价值为全球最高,高达美元/t。

(3)中国石墨贸易分析

中国是第二大石墨进口国,主要从朝鲜进口,2016年占比%,具有转口贸易的性质。

中国是第一大石墨出口国,如果不考虑中国因特殊性质进口朝鲜石墨这一因素,全球石墨市场可以认为只有中国一家供应全球的格局。因此,中国对全球石墨出口市场有绝对的话语权。但中国石墨贸易存在“高进低出”现象,2016年,中国天然石墨单位出口价值低于全球平均单位出口价值,而单位进口价值却是全球平均单位出口价值的倍。而这一现象的出现,主要是因为我国石墨产品附加值低、科学技术落后等。因此,中国作为全球第一大出口国,并没有获取应得的经济利益。

这种现象与稀土资源类似,我国的石墨产业已经初步形

成了产业体系,企业不断进入高附加值环节,但同样存在“资源优势并未转化为经济优势”、技术落后、产业组织松散、管理不严谨、资源浪费严重、资源“高进低出”现象存在、资源环境问题突出等难题。

四、石墨矿开采

根据矿产资源储量规模划分标准(国土资发[2000]133号),中国石墨矿床规模划分标准见下表。

根据《关于调整部分矿种矿山生产建设规模标准的通知》(国土资发[2004]208号),石墨矿山生产建设规模划分见下表。

中国晶质石墨矿都采用露天开采,如柳毛石墨矿、南墅石墨矿、平度刘戈庄石墨矿、兴和石墨矿和湖北三岔垭石墨矿等,目前尚无地下开采的实例;隐晶质石墨矿多为地下开采,如鲁塘石墨矿、吉林磐石石墨矿等。

露天开采的开拓运输方法:多用公路开拓,如柳毛石墨矿,矿石年产量万t,年采剥总量达81万t,运输用TATRA815型自卸汽车,载重为15t;南墅岳石采区,矿石年产量万t,年剥离总量达万t,运输用ZG150和BJ374型自卸汽车,载重分别为15t和20t。内蒙古兴和石墨矿,矿石年产量仅12万t,年采剥总量为37万t,运输用8t自卸汽车。

井下开采的开拓运输方法:一是平硐开拓,如鲁塘石墨矿;二是斜井开拓,如磐石石墨矿。由于开采规模小,如磐

石墨矿基本知识要点

石墨本为无名鼠辈,然2010年的诺贝尔物理学奖,使石墨一夜扬名四海,风光无限。 借着石墨矿的传说与光环,中国宝安股上窜下跳,令人心惊肉跳,欲仙欲死。 石墨矿究有何种神奇,请听我说! 一、石墨特性、分类及用途 (一)石墨基本性质 关于石墨的发现和利用,有案可据的,当首推《水经注》,书中载“洛水侧有石墨山。山石尽黑,可以书疏,故以石墨名山矣。”考古发现,早在3000多年前商代,中国就有用石墨书写的文字,一直延续至东汉末年(公元220年),石墨作为书墨才被松烟制墨所取代。清朝道光年间(公元1821-1850年),湖南郴州农民开采石墨做燃料,称之为“油碳”。

石墨英文名Graphite,源于希腊文“graphein”,意为“用来写”。由德国化学家和矿物学家A.G.Werner 于1789命名。 石墨分子式为C,分子量为12.01。天然石墨呈铁黑色、钢灰色,条痕亮黑色,金属光泽,不透明。晶体属复六方双锥晶类,沿{0001}呈六方板状晶体,常见单形有平行双面、六方双锥、六方柱,但完好晶形少见,一般呈鳞片状或板状。晶胞参数:a0=0.246nm, c0=0.670nm。典型的层状结构,碳原子成层排列,每个碳与相邻的碳之间等距相连,每一层中的碳按六方环状排列,上下相邻层的碳六方环通过平行网面方向相互位移后再叠置形成层状结构,位移的方位和距离不同就导致不同的多型结构。上下两层的碳原子之间距离比同一层内的碳之间的距离大得多(层内C-C间距=0.142nm,层间C-C间距=0.340nm)。具{0001}完全解理,比重2.09-2.23,比表面积5-10m2/g。硬度具异向

性,垂直解理面为3-5,平行解理面为1-2。集合体常为鳞片状,块状和土状。石墨薄片具良好的导电性和导热性。矿物薄片在透射光下一般不透明,极薄片能透光,呈淡绿灰色,一轴晶,折射率1.93~2.07,在反射光下呈浅棕灰色,反射多色性明显,Ro灰色带棕,Re深蓝灰色,反射率Ro23(红),Re5.5(红),反射色、双反射均显著,非均质性强,偏光色为稻草黄色。鉴定特征铁黑色,硬度低,一组极完全解理,具挠性,有滑感,易污手。若将硫酸铜溶液润湿的锌粒放在石墨上,则可析出金属铜斑点,而与之相似的辉钼矿则无此反应。 石墨是元素碳的一种同素异形体(其它同素异形体有金刚石、碳60、碳纳米管和石墨烯),每个碳原子的周边连结著另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,

石墨烯基础知识简介

1. 石墨烯(Graphene)的结构 石墨烯是一种由碳原子以sp 2杂化轨道组成六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的二维材料。如图1.1 所示,石墨烯的原胞由晶格矢量a1 和a2 定义每个原胞内有两个原子,分别位于A和B的晶格上。C原子外层3 个电子通过sp2杂化形成强σ键(蓝),相邻两个键之间的夹角120°,第4 个电子为公共,形成弱π键(紫)。石墨烯的碳- 碳键长约为0.142nm,每个晶 格内有三个σ键,所有碳原子的p 轨道均与sp 2杂化平面垂直,且以肩并肩的方式形成一个离域π键,其贯穿整个石墨烯。 如图1.2 所示,石墨烯是富勒烯(0 维)、碳纳米管(1 维)、石墨(3 维) 的基本组成单元,可以被视为无限大的芳香族分子。形象来说,石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂巢状的晶格结构,看上去就像由六边形网格构成的平面。每个碳原子通过sp 2杂化与周围碳原子构成正六边形,每一个六边形单元实 际上类似一个苯环,每一个碳原子都贡献一个未成键的电子,单层石墨烯的厚度仅为0.335nm,约为头发丝直径的二十万分之一。 图1.1 (a)石墨烯中碳原子的成键形式(b)石墨烯的晶体结构。

图1.2 石墨烯原子结构图及它形成富勒烯、碳纳米管和石墨示意图 石墨烯按照层数划分,大致可分为单层、双层和少数层石墨烯。前两类具有相似的电子谱,均为零带隙结构半导体(价带和导带相较于一点的半金属),具有空穴和电子两种形式的载流子。双层石墨烯又可分为对称双层和不对称双层石 墨烯,前者的价带和导带微接触,并没有改变其零带隙结构;而对于后者,其两 片石墨烯之间会产生明显的带隙,但是通过设计双栅结构,能使其晶体管呈示出明显的关态。 单层石墨烯(Graphene):指由一层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期 性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。 双层石墨烯(Bilayer or double-layer graphene ):指由两层以苯环结构 (即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括AB堆垛,AA堆垛,AA‘堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。 少层石墨烯(Few-layer or multi-layer graphene ):指由3-10 层以苯环 结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC 堆垛,ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。 石墨烯(Graphenes):是一种二维碳材料,是单层石墨烯、双层石墨烯和少

四年级下册科学岩石和矿物知识点

四年级下册科学第四单元《岩石和矿物》知识点 四年级下册科学第四单元《岩石和矿物》知识点 第四单元岩石和矿物 1、岩石是地球的重要组成部分。 2、山上的岩石、地下的岩石和海底的岩石,它们严严实实地拼接在一起,形成了地球的坚硬外壳。第一课各种各样的岩石 1、观察岩石的方法:用眼看、用手摸、用鼻子闻、用刀刻划、用锤敲等。 2、我们可以用什么样的词语描述岩石的特点?光滑、粗糙;轻重,透明、不透明;闪亮,暗淡;有光泽、无光泽等。 3、岩石是什么样子的?答:岩石都是天然的,岩石比较重,一般很硬,有的粗糙不光滑,大多数不透明。 4、根据岩石的成因,把岩石分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三类。第二课认识几种常见的岩石 1、页岩、砂岩、石灰岩、砾岩、大理岩、花岗岩等岩石是我们常见的岩石。 2、常见的矿物有哪些?答:常见的矿物有石盐、石墨、硫黄、金刚石、石膏等。 3、除了用我们的感觉器官观察岩石外,还可以用什么方法观察岩石?答:①、用放大镜观察岩石颗粒②、岩石相互敲击③、在岩石上滴盐酸 4、岩石学家常常在放大镜和显微镜下仔细观察岩石薄片的成分和颗粒组成,对岩石种类作出判断。 5、岩石(颗粒的大小)和(结构)也是鉴别岩石种类的重要特征,我们可以根据不同岩石的颗粒状况,鉴别岩石的种类。第三课岩石的组成 1、花岗岩的三种成分是石英、长石、云母,它们各有什么特点?答:石英:有规则的颗粒,具有玻璃或油脂的光亮,半透明;长石:颜色淡红或浅黄,半透明,具有玻璃光泽;云母:褐色,片状,有光泽。 2、石英、长石和云母都是自然界的矿物。矿物在自然界中很少单独存在,通常都是几种混杂在一起组成岩石。花岗岩是由石英、长石和云母组成的。 3、世界上已经发现的矿物有 4000 种。我们身边有许多矿物制成的物品,比如我们吃的盐,点豆腐用的石膏,做铅笔芯的石墨,中药用的雄黄,做首饰的金、银和钻石等。第四课观察、描述矿物(一) 1、颜色是最容易观察到的矿物的特征,也是辨认矿物的重要根据之一。有些矿物具有多种色彩,有些不同的矿物却具有相同的色彩。 2、很多矿物是以颜色的名字命名的,如赤铁矿是红色的,褐铁矿是褐色的,黄铜矿是黄色的,白钨矿是白色的。(P72)

石墨行业现状

石墨行业现状 石墨是碳元素的结晶矿物之一,具有耐高、抗腐蚀、抗热震、强度大、韧性好、自润滑强度高、导热、导电、可塑性、涂敷性性能等特有的物理化学性能,广泛应用于冶金、机械、电子、化工、轻工、军工、国防、航天及耐火材料等行业,是当今高新技术发展必不可少的非金属材料。石墨分为人造石墨和天然石墨,其中天然石墨根据结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途,将天然石墨分为三类:致密结晶状石墨、晶质(鳞片)石墨和隐晶质(土状)石墨。 一、石墨的特性及用途 1、石墨特殊性质 1)耐高温性:石墨熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量损失很小,热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍。 2)导电、导热性:石墨导电性比一般非金属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。 3)润滑性:石墨润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。 4)化学稳定性:石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。 5)可塑性:石墨的韧性好,可碾成很薄的薄片。

6)抗热震性:石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。 7)高传导透明性:碳原子构成的单层片状结构二维晶体--石墨烯,导电导热透明,无与伦比。 2、石墨的主要用途 1)、耐火材料:石墨及其制品具有耐高温、高强度的性质,冶金工业上主要用来制造石墨坩埚,炼钢上常用石墨作钢锭之保护剂,冶金炉的内衬。 2)、导电材料:在电气工业上用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、水银正流器的正极,石墨垫圈、电话零件,电视机显像管的涂层等。 3)、耐磨润滑材料:润滑油往往不能在高速、高温、高压的条件下使用,而石墨耐磨材料可在200-2000 ℃温度及很高滑动速度下,代替润滑油工作。许多输送腐蚀介质的设备,广泛采用石墨材料制成活塞杯,密封圈和轴承,它们运转时勿需加入润滑油。石墨乳也是许多金属加工(拔丝、拉管)时的良好的润滑剂。 4)、良好的化学稳定性:经特殊加工的石墨,具有耐腐蚀、导热性好,渗透率低等特点,大量用于制作热交换器,反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、冷却器、加热器、过滤器、泵设备。广泛应用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业部门,可节省大量的金属材料。 5)、铸造、翻砂、压模及高温冶金材料:因石墨的热膨胀系数小,且能耐急冷急热的变化,可作为玻璃器的铸模,使用石墨后黑色金属得到铸件尺寸精确,表面光洁成品率高,不经加工或稍作加工就可使用,因而节省了大量金属。生产硬质合金等粉末冶金工艺,通常用石墨材料制成压模和烧结用的瓷舟。单晶硅的晶体生长坩埚,区域精炼容器,支架夹具,感应加热器等都是用高纯石墨加工而

石墨作为锂离子电池负极材料

石墨作为锂离子电池负极材料 锂离子电池是指以两种不同的能够可逆地嵌入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池正极和负极的二次电池体系。充电时,锂离子从正极脱嵌,通过电解质和隔膜,嵌入到负极中;放电时则相反,锂离子从负极脱嵌,通过电解质和隔膜,嵌入到正极中。 锂离子电池的负极是由负极活性物质、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧,经干燥、滚压而成。 石墨由于具备电子电导率高、锂离子扩散系数大、层状结构在嵌锂前后体积变化小、嵌锂容量高和嵌锂电位低等优点,成为目前主流的商业化锂离子电池负极材料。 石墨的嵌锂机理 石墨导电性好,结晶程度高,具有良好的层状结构,十分适合锂离子的反复嵌入-脱嵌,是目前应用最广泛、技术最成熟的负极材料。锂离子嵌入石墨层间后,形成嵌锂化合LixC6(0≤x≤1),理论容量可达372mAh/g(x=1),反应式为:xLi++6C+xe-→LixC6 锂离子嵌入使石墨层与层之间的堆积方式由ABAB变为AAAA,如下图所示。

●石墨的改性处理 由于石墨层间距(d002≤0.34nm)小于石墨嵌锂化合物LixC6的晶面层间距(0.37nm),致使在充放电过程中,石墨层间距改变,易造成石墨层剥落、粉化,还会发生锂离子与有机溶剂分子共同嵌入石墨层及有机溶剂分解,进而影响电池循环性能。 通过石墨改性,如在石墨表面氧化、包覆聚合物热解炭,形成具有核-壳结构的复合石墨,可以改善石墨的充放电性能,提高比容量。 ●其它负极材料 石墨是目前主流的商业化锂电负极材料,但由于石墨本身结构特性的制约,石墨负极材料的发展也遇到了瓶颈,比如比容量已经到达极限、不能满足大型动力电池所要求的持续大电流放电能力等。因此业界也开始把目光投向非石墨类材料,比如硬碳和其它非碳材料(氧化锡、硅碳合金、钛酸锂等)。 江苏凤谷节能科技有限公司专注于节能环保产品设计研发,主要从事高效燃烧器及控制系统的研发与应用,可提供设计、制造、成套配套、安装调试、人员培训等总承包服务的专业公司;凤谷节能科技在喷嘴的设计研发和产品开发方面拥有丰富的经验。 凤谷节能科技通过并购无锡市大禾机械有限公司进入到化工行业的细分领域,主要产品包括机械消泡器、清釜机、汽水混合器等化工设备及配件。

石墨矿情况介绍

石墨矿情况介绍 一、石墨简介 (一)石墨概念 石墨(graphite)是有机成因的碳质物变质而成,最常见于大理岩、片岩或片麻岩中。煤层可经热变质作用部分形成石墨,而少量石墨则是火成岩的原生矿物。石墨由于其特殊结构,具有耐高温性、抗热震性、导电性、润滑性、化学稳定性以及可塑性等众多特性,一直是军工与现代工业及高、新、尖技术发展中不可或缺的重要战略资源,石墨应用范围广泛,国际曾有专家预言“20世纪是硅的世纪,21世纪将是碳的世纪”。 石墨鉴定特征:1、铁黑色,硬度低,一组极完全解理,有滑感和染手。2、石墨是在高温下形成。3、石墨最常见于大理岩、片岩或片麻岩中,是有机成因的碳质物变质而成。煤层可经热变质作用部分形成石墨。少量石墨是火成岩的原生矿物。石墨也常见于陨石中,一般为团块状,以一定方位关系组成立方体外形的多晶集合体称方晶石墨。 (二)石墨的分类 1、天然石墨 按石墨结晶形态和工艺特性,将天然石墨分为三类: (1)致密结晶状石墨

致密结晶状石墨又叫块状石墨。此类石墨结晶明显,晶体肉眼可见。颗粒直径大于0.1毫米,比表面积范围集中在0.1-1m2/g,晶体排列杂乱无章,呈致密块状构造。这类石墨矿品位很高,一般含碳量为60~65%,有时达80~98%,但其可塑性和滑腻性不如鳞片石墨好。 (2)鳞片石墨 鳞片石墨晶体呈鳞片状;这是在高温高压下变质而成的,有大鳞片和细鳞片之分。此类石墨矿品位不高,一般在2~3%,或10~25%之间。它是自然界中可浮性最好的矿石之一,经过多磨多选可得高品位石墨精矿。这类石墨的可浮性、润滑性、可塑性均比其他类型石墨优越,因此其工业价值最大。 (3)隐晶质石墨 隐晶质石墨又称微晶石墨或土状石墨,这种石墨的晶体直径一般小于1微米,比表面积范围集中在1-5m2/g,是微晶石墨的集合体,只有在电子显微镜下才能见到晶形。此类石墨的特点是表面呈土状,缺乏光泽,润滑性比鳞片石墨稍差。品位较高,一般固定碳含量60~85%。少数高达90%以上。一般应用于铸造行业比较多。主要蕴藏在湖南郴州鲁塘。随着石墨提纯技术的提高,土状石墨的应用将越来越广泛。 2、人造石墨

教科版四年级科学下册知识点总结第四单元岩石和矿物

第四单元岩石和矿物 一、岩石的知识 1、我们能告诉别人什么是岩石,岩石是什么样子的吗?各种各样的岩石有什么相同和不同? 答:岩石都是天然的、比较坚硬,它们在地球上广泛分布。 岩石在颜色、软硬、轻重、表面有无花纹、光滑还是粗糙等方面是各种各样的。2、我们观察岩石的方法 ..有:(用手摸)、(用鼻闻)、(轻轻敲打)、(放在水里)、(用指甲、铜钥匙或小刀等刻划)、(滴盐酸)等。 3、我们可以观察岩石的(颜色)、(条痕)、(软硬)、(光泽)、(气味)、(花纹)、(轻重)等来描述岩石。 4、常见 ..的岩石有:(花岗岩)、(砾岩)、(砂岩)、(石灰岩)、(页岩)、(板岩)、(大理岩)、(浮石)等。 5、遇盐酸冒泡 .....的岩石和矿物有:(石灰岩)、(大理岩)、(方解石); 常有化石 ....的岩石有:(石灰岩)、(页岩)。 6、稀盐酸 ...有(腐蚀性),千万不要弄到皮肤和眼睛里。滴过稀盐酸的岩石要用(清水)冲洗干净。 7、(冷热)、(风)、(地表变动)、(植物的根)等都会对岩石产生变化 ......。 8、岩石在(大气)、(水)、(生物)等长期联合作用下发生变化的现象叫(风化 ..)。 岩石风化后产生了(沙和泥土)。 9、根据岩石成因 ..,我们可以把岩石分为:(岩浆岩)、(沉积岩)、(变质岩)。 10、在地球运动过程中,日积月累(沉积而成)的岩石是(页岩)。经过地球运动,火山喷 发过程中流淌出来形成的岩石是(浮石)。一些岩石上保留有古代生物的(遗体或遗迹) 的岩石是(化石)。最轻 ..的是(浮石),特征:(微细颗粒,很轻,有许多小气孔)。 二、矿物的知识 1、在生活中,我们的(钟表)、(计算机)、(铅笔)等地方都用了(岩石)和(矿物)。 2、岩石都是由一种或几种(矿物)组成的,(石英)、(云母)、(长石)都是自然界的矿物 ... ..。花岗岩的主要成分是:(石英)、(长石)、(云母)。 3、我们可以从哪些方面来观察描述 ....矿物,主要有:(外表颜色)、(光滑度)、(透明度)、(条痕)、(光泽)、(硬度)、(晶体形状)以及(用途)等。 4、石英:一端有尖角的(六角柱状),(无色透明或半透明),具有(玻璃或脂肪光泽),可以制. 作.(计算机、钟表)等。 5、长石:呈(柱状或板状)、(微细颗粒状),颜色 ..:(肉红、浅黄色、白或灰白),(半透明),具有(玻璃光泽)。 6、云母:(片状或片状集合体);(白色、黑色、棕红、浅灰)等;(不透明),具有(珍 珠、丝绸光泽)。 7、很多矿物是以(颜色)命名的,如赤铁矿 ...是(黄 ...是(褐色)的、黄铜矿 ...是(红色)的,褐铁矿 色的)、白钨矿 ...是(灰白色)的。

石墨烯性能简介

第一章石墨烯性能及相关概念 1 石墨烯概念 石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯狭义上指单层石墨,厚度为0.335nm,仅有一层碳原子。但实际上,10层以内的石墨结构也可称作石墨烯,而10层以上的则被称为石墨薄膜。单层石墨烯是指只有一个碳原子层厚度的石墨,碳原子-碳原子之间依靠共价键相连接而形成蜂窝状结构。完美的石墨烯具有理想的二维晶体结构,由六边形晶格组成,理论比表面积高达2.6×102m2 /g。石墨烯具有优异的导热性能(3×103W/(m?K))和力学性能(1.06×103 GPa)。此外,石墨烯稳定的正六边形晶格结构使其具有优良的导电性,室温下的电子迁移率高达1.5×104 cm2 / (V·s)。石墨烯特殊的结构、突出的导热导电性能和力学性能,引起科学界巨大兴趣,成为材料科学研究热点。 石墨烯结构图

2 石墨烯结构 石墨烯指仅有一个原子尺度厚单层石墨层片,由 sp2 杂化的碳原子紧密排列而成的蜂窝状晶体结构。石墨烯中碳 -碳键长约为 0.142nm。每个晶格内有三个σ键,连接十分牢固形成了稳定的六边状。垂直于晶面方向上的π键在石墨烯导电的过程中起到了很大的作用。石墨烯是石墨、碳纳米管、富勒烯的基本组成单元,可以将它看做一个无限大的芳香族分子,平面多环烃的极限情况就是石墨烯。 形象来说,石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构,看上去就像一张六边形网格构成的平面。在单层石墨烯中,每个碳原子通过 sp2 杂化与周围碳原子成键给构整流变形,每一个六边单元实际上类似苯环,碳原子都贡献出个一个未成键电子。单层石墨烯厚度仅0.35nm ,约为头发丝直径的二十万分之一。 石墨烯的结构非常稳定,碳原子之间连接及其柔韧。受到外力时,碳原子面会发生弯曲变形,使碳原子不必重新排列来适应外力,从而保证了自身的结构稳定性。 石墨烯是有限结构,能够以纳米级条带形式存在。纳米条带中电荷横向移动时会在中性点附近产生一个能量势垒,势垒随条带宽度的减小而增大。因此,通过控制石墨烯条带的宽度便可以进一步得到需要的势垒。这一特性是开发以石墨烯为基础的电子器件的基础。

石墨矿资源概述

石墨矿资源概述 石墨是碳元素的结晶矿物之一,具有润滑性、化学稳定性、耐高温、导电、特殊的导热性和可塑性、涂敷性等优良性能,其应用领域十分广泛。石墨在冶金工业中主要用作耐火材料;在铸造业中用作铸模和防锈涂料;在电气工业中用于生产碳素电极、电极碳棒、电池,制成的石墨乳可用作电视机显像管涂料,制成的碳素制品可用于发电机、电动机、通讯器材等诸多方面;在机械工业中用作飞机、轮船、火车等高速运转机械的润滑剂;在化学工业中用于制造各种抗腐蚀器皿和设备;在核工业中用作原子反应堆中的中子减速剂和防护材料等;在航天工业中可做火箭发动机尾喷管喉衬,火箭、导弹的隔热、耐热材料以及人造卫星上的无线电连接信号和导电结构材料。此外,石墨还是轻工业中玻璃和造纸的磨光剂和防锈剂,制造铅笔、墨汁、黑漆、油墨和人造金刚石的原料。随着现代科学技术和工业的发展,石墨的应用领域还在不断拓宽,已成为高科技领域中新型复合材料的重要原料,在国民经济中具有重要的作用。 一、矿石矿物原料特点 石墨的化学成分为碳(C)。天然产出的石墨很少是纯净的,常含有10%~20%的杂质,包括SiO2、Al2O3、MgO、CaO、P2O5、CuO、V2O5、H2O、S、FeO以及H、N、CO2、CH4、NH3等。石墨矿物呈铁黑、钢灰色,条痕光亮黑色;金属光泽,隐晶集合体光泽暗淡,不透明;解理{0001}完全,硬度具异向性,垂直解理面为3~5,平行解理面为1~2;质软,密度为2.09~2.23g/cm3,有滑腻感,易污染手指。矿物薄片在透射光下一般不透明,极薄片能透光,呈淡绿灰色,一轴晶,折射率1.93~2.07,在反射光下呈浅棕灰色,反射多色性明显,Ro灰色带棕,Re深蓝灰色,反射率Ro23(红),Re5.5(红),反射色、双反射均显著,非均质性强,偏光色为稻草黄色。石墨属复六方双锥晶类,沿{0001}呈六方板状晶体,常见单形有平行双面、六方双锥、六方柱,但完好晶形少见,一般呈鳞片状或板状,集合体呈致密块状、土状或球状。 石墨晶体具典型的层状结构,碳原子排列成六方网状层,面网结点上的碳原子相对于上下邻层网格的中心。重复层状为2的是石墨2H多型,属六方晶系,即通常所指的石墨;若重复层状为3的则为石墨3 R多型,属三方晶系,但在天然石墨结构中不能单独分离出来。在石墨晶体结构中,层内碳原子的配位数为3,具共价金属键,间距0.142nm,层与层间以分子键相连,间距为0.340nm,此种特殊的晶体结构和化学键性使石墨具有一些特殊的工艺性能。 由于碳原子在石墨结晶格子的原子层中排列紧密,热振动困难,因而石墨能耐高温并具特殊的热性能。石墨的熔点为3850℃,沸点为4250℃,吸热量6.9036×107J/kg,经高温电弧灼烧重量损失极小,在2500℃时其强度比常温时提高1倍,热膨胀系数小(1.2×10-6),温度骤变时其体积变化不大。由于石墨晶体中存在容易流动的电子,因此其导电、导热性能不亚于金属。但随温度升高,导热系数反而减少,在极高温度下趋于不导热状态。石墨的化学稳定性好,不受酸、碱及有机溶剂的侵蚀。石墨的润滑性能类似于二硫化钼和四氟化烯,摩擦系数在润滑介质中小于0.1,尤以鳞片状石墨的润滑性更好。此外,石墨还具涂敷性和可塑性,将其涂敷在固体物体表面,可形成薄膜牢固粘附而起保护固体作用,并可制成任何复杂形状的制品。 由于石墨的工艺性能及用途主要决定于其结晶程度,据此,中国工业上将石墨矿石主要分为晶质(鳞片状)石墨矿石和隐晶质(土状)石墨矿石两种工业类型。晶质(鳞片状)石墨矿石中,石墨晶体直径大于1μm,呈鳞片状;矿石品位较低,但可选性好;与石墨伴生的矿物常有云母、长石、石英、透闪石、透辉石、石榴子石和少量黄铁矿、方解石等,有的还伴生有金红石及钒等有用组分;矿石呈鳞片状、花岗鳞片或粒状变晶结构,片状、片麻状或块状构造。隐晶质(土状)石墨矿石中,石墨晶体直径小于1μm,呈微晶的集合体,在电子显微镜下才能见到晶形;矿石品位高,但可选性差;与石墨伴生的矿物常有石英、方解石等;矿石呈微细鳞片-隐晶质结构,块状或土状构造。中国石墨矿石绝大多数为晶质(鳞片状)矿石,约占总保有石墨矿石储量的98%,分布于区域变质型及岩浆热液型石墨矿床中;隐晶质(土状)石墨矿石则主要分布于接触变质型矿床中。实际上石墨矿石中的石墨片径是参差不齐的,所谓晶质石墨矿石中,也可能含隐晶质

锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点

锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点 一、石墨定义: 1、石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。 2、由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物,它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。 二、石墨的特殊性质: 1、导电性:石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。 2、导热性:导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。 3、耐高温性:石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量的损失很小,热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍。 4、润滑性:石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。由于其润滑性,在超细研磨里难度很高,使用叁星飞荣立式砂磨机可以研磨到纳米级别细度。 5、化学稳定性:石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。 6、可塑性:石墨的韧性好,可碾成很薄的薄片。 7、抗热震性:石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。 .

三、石墨的中国产地: 1、我国以鸡西市恒山区密山市柳毛乡为最大的产地。以及省的七台河市、鹤岗市和双鸭山市等。 2、省莱西市为我国石墨重要产地之一。 3、省磐石市也是石墨产地之一。 4、乌拉特中旗高勒图矿区发现全国最大晶质石墨单体矿。 5、省煤田地质局一九四队在洋县发现3条石墨矿带。 四、石墨世界著名产地: 1、纽约Ticonderoga。 2、马达加斯加。 3、斯里兰卡(Ceylon)。 五、石墨分类: 1、天然石墨:石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。 2、人造石墨:广义上,一切通过有机炭化再经过石墨化高温处理得到的石墨材料均可称为人造石墨,如炭纤维、热解炭、泡沫石墨等。而狭义上的人造石墨通常指以杂质含量较低的炭质原料为骨料、煤沥青等为粘结剂,经过配料、混捏、成型、炭化和石墨化等工序制得的块状固体材料,如石墨电极、等静压石墨等。 人造石墨就成型方式通常可分为:振动成型,挤压成型,模压成型,等静压成型。 3、块状石墨:块状石墨又叫致密结晶状石墨。此类石墨结晶明显晶体肉眼可见。颗粒直 .

石墨烯基础知识简介

1.石墨烯(Graphene)的结构 石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的二维材料。如图1.1所示,石墨烯的原胞由晶格矢量a1和a2定义每个原胞内有两个原子,分别位于A和B的晶格上。C原子外层3个电子通过sp2杂化形成强σ键(蓝),相邻两个键之间的夹角120°,第4个电子为公共,形成弱π键(紫)。石墨烯的碳-碳键长约为0.142nm,每个晶格内有三个σ键,所有碳原子的p轨道均与sp2杂化平面垂直,且以肩并肩的方式形成一个离域π键,其贯穿整个石墨烯。 如图1.2所示,石墨烯是富勒烯(0维)、碳纳米管(1维)、石墨(3维)的基本组成单元,可以被视为无限大的芳香族分子。形象来说,石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂巢状的晶格结构,看上去就像由六边形网格构成的平面。每个碳原子通过sp2杂化与周围碳原子构成正六边形,每一个六边形单元实际上类似一个苯环,每一个碳原子都贡献一个未成键的电子,单层石墨烯的厚度仅为0.335nm,约为头发丝直径的二十万分之一。 图 1.1(a)石墨烯中碳原子的成键形式(b)石墨烯的晶体结构。 图1.2石墨烯原子结构图及它形成富勒烯、碳纳米管和石墨示意图石墨烯按照层数划分,大致可分为单层、双层和少数层石墨烯。前两类具有

相似的电子谱,均为零带隙结构半导体(价带和导带相较于一点的半金属),具有空穴和电子两种形式的载流子。双层石墨烯又可分为对称双层和不对称双层石墨烯,前者的价带和导带微接触,并没有改变其零带隙结构;而对于后者,其两片石墨烯之间会产生明显的带隙,但是通过设计双栅结构,能使其晶体管呈示出明显的关态。 单层石墨烯(Graphene):指由一层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。 双层石墨烯(Bilayer or double-layer graphene):指由两层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括AB堆垛,AA堆垛,AA‘堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。 少层石墨烯(Few-layer or multi-layer graphene):指由3-10层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC 堆垛,ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。 石墨烯(Graphenes):是一种二维碳材料,是单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯的统称。 由于二维晶体在热力学上的不稳定性,所以不管是以自由状态存在或是沉积在基底上的石墨烯都不是完全平整,而是在表面存在本征的微观尺度的褶皱,蒙特卡洛模拟和透射电子显微镜都证明了这一点。这种微观褶皱在横向上的尺度在8~10nm 范围内,纵向尺度大概为 0.7~1.0nm。这种三维的变化可引起静电的产生,所以使石墨单层容易聚集。同时,褶皱大小不同,石墨烯所表现出来的电学及光学性质也不同。 图1.3 单层石墨烯的典型构象 除了表面褶皱之外,在实际中石墨烯也不是完美存在的,而是会有各种形式的缺陷,包括形貌上的缺陷(如五元环,七元环等)、空洞、边缘、裂纹、杂原子等。这些缺陷会影响石墨烯的本征性能,如电学性能、力学性能等。但是通过一些人为的方法,如高能射线照射,化学处理等引入缺陷,却能有意的改变石墨烯的本征性能,从而制备出不同性能要求的石墨烯器件。 2.石墨烯的性质 2.1 力学特性

【石墨产业】全球及中国石墨矿资源分布概况(最新、最全、最详细)

【石墨产业】全球及中国石墨矿资源分布概况(最新、最全、 最详细) 一、全球石墨矿资源概况 1、全球石墨资源储量 全球石墨资源分布既广泛又相对集中,据USGS资料显示,2013年全球石墨总储量约1.3亿吨矿物量。巴西、中国、印度和墨西哥的石墨储量合计占全球总储量的92.77%。中国石墨基础储量约占世界的33%,仅次于巴西(约占世界的38%)。巴西新发现的Almenara石墨矿为罕见的超大型石墨矿,使其石墨总储量由之前的36万吨增加到近5800万吨,位居世界首位。印度石墨矿储量为1100万吨,墨西哥石墨储量为310万吨。 2015年世界主要石墨国家基础储量对比图 2、国外石墨矿床类型 (1)石墨呈浸染鳞片状分布在火山岩、硅质沉积岩中,此类矿床石墨鳞片大,矿石质量高,有著名的马达加斯加大鳞片晶质石墨矿; (2)含石墨矿石呈脉状充填在断裂裂隙和洞穴中,此类矿床石墨品位高,典型的矿床是斯里兰卡的脉状石墨矿;(3)由中酸、酸性花岗岩侵入大理岩中形成热液交代接触变质矿床,此类矿床矿石质量较好,在俄罗斯和朝鲜等国家

有分布; (4)煤或富碳沉积物中的变质石墨矿床矿石中的石墨多为隐晶质,墨西哥、印度及澳大利亚的大部分石墨矿床均属此类型。 3、各国石墨资源概况 巴西 巴西石墨矿分布在MinasGerais、Ceara和Bahia地区,PedraAzul地区拥有巴西最好的鳞片石墨矿,石墨矿石储量已探明2.5亿吨,品位20-25%。新发现的奥门纳拉石墨矿石资源量近5700万吨,碳含量4-10%。 印度印度石墨矿床多为煤或富碳沉积物的变质石墨矿床,主要分布在奥瑞萨邦和拉贾斯坦邦,奥瑞萨邦的石墨矿床赋存于寒武纪地层中,有三个石墨矿带,即:博兰吉尔-桑巴尔普尔矿带、普尔巴尼-长拉汉迪矿带和登卡纳尔矿带,其中最大的矿床延伸达6.4-11.3公里,矿体厚120米。 墨西哥 墨西哥已发现的石墨矿床绝大多数为隐晶质石墨矿床。其石墨矿床主要分布在格雷罗州、索诺拉州和伊达尔戈州。世界上超大型的高质量的隐晶质石墨矿床就位于索诺拉州。该矿床矿体赋存在含煤的深灰红色石英岩之间,矿体厚7.3米,矿体的平均品位非常高,矿石一般品位为80%,最高品位可达95%。

锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点

锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点

锂离子电池石墨负极材料的优点和缺点 一、石墨定义: 1、石墨是元素碳的一种同素异形体,每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子(排列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合,构成共价分子。 2、由于每个碳原子均会放出一个电子,那些电子能够自由移动,因此石墨属于导电体。石墨是其中一种最软的矿物,它的用途包括制造铅笔芯和润滑剂。 二、石墨的特殊性质: 1、导电性:石墨的导电性比一般非金属矿高一百倍。石墨能够导电是因为石墨中每个碳原子与其他碳原子只形成3个共价键,每个碳原子仍然保留1个自由电子来传输电荷。 2、导热性:导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。 3、耐高温性:石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量的损失很小,热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍。 4、润滑性:石墨的润滑性能取决于石墨鳞片的大小,鳞片越大,摩擦系数越小,润滑性能越好。由于其润滑性,在超细研磨里难度很高,使用叁星飞荣立式砂磨机可以研磨到纳米级别细度。 5、化学稳定性:石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。 6、可塑性:石墨的韧性好,可碾成很薄的薄片。

7、抗热震性:石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏,温度突变时,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。 三、石墨的中国产地: 1、我国以黑龙江鸡西市恒山区密山市柳毛乡为最大的产地。以及黑龙江省的七台河市、鹤岗市和双鸭山市等。 2、山东省莱西市为我国石墨重要产地之一。 3、吉林省磐石市也是石墨产地之一。 4、内蒙古乌拉特中旗高勒图矿区发现全国最大晶质石墨单体矿。 5、陕西省煤田地质局一九四队在陕西洋县发现3条石墨矿带。 四、石墨世界著名产地: 1、纽约Ticonderoga。 2、马达加斯加。 3、斯里兰卡(Ceylon)。 五、石墨分类: 1、天然石墨:石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。

《石墨烯相关知识》word版

石墨烯 石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的 平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在,直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov),成功地在 实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在。 石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸 收2.3%的光;导热系数高达5300 W/m·K,高于碳纳米管和金刚石,常温下其 电子迁移率超过15000 cm2/V·s,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10- 6Ω·cm,比铜或银更低,为目前世上电阻率最小的材料(仅限常温下,肯定 比不过超导)。因为它的电阻率极低,电子跑的速度极快,在室温状况,传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯的原子尺寸结构非常特殊,必须用量子场论 才能描绘。石墨烯被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件 或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明 触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。 石墨烯另一个特性,是能够在常温下观察到量子霍尔效应。 石墨烯的碳原子排列与石墨的单原子层雷同,是碳原子以sp2混成轨域呈蜂巢 晶格(honeycomb crystal lattice)排列构成的单层二维晶体。石墨烯可想像为由碳原子和其共价键所形成的原子尺寸网。石墨烯的命名来自英文的 graphite(石墨) + -ene(烯类结尾)。石墨烯被认为是平面多环芳香烃原子晶体。 石墨烯的结构非常稳定,碳碳键(carbon-carbon bond)仅为1.42?。石墨烯 内部的碳原子之间的连接很柔韧,当施加外力于石墨烯时,碳原子面会弯曲变形,使得碳原子不必重新排列来适应外力,从而保持结构稳定。这种稳定的晶 格结构使石墨烯具有优秀的导热性。另外,石墨烯中的电子在轨道中移动时, 不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常 温下,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯内部电子受到的干扰也非常小。 石墨烯是构成下列碳同素异形体的基本单元:石墨,木炭,碳纳米管和富勒烯。完美的石墨烯是二维的,它只包括六边形(等角六边形); 如果有五边形和七边 形存在,则会构成石墨烯的缺陷。12个五角形石墨烯会共同形成富勒烯。 石墨烯卷成圆桶形可以用为碳纳米管;另外石墨烯还被做成弹道晶体管(ballistic transistor)并且吸引了大批科学家的兴趣。在2006年3月, 佐治亚理工学院研究员宣布, 他们成功地制造了石墨烯平面场效应晶体管,并 观测到了量子干涉效应,并基于此结果,研究出以石墨烯为基材的电路. 发现历史 在本质上,石墨烯是分离出来的单原子层平面石墨。按照这说法,自从20世纪初,X射线晶体学的创立以来,科学家就已经开始接触到石墨烯了。1918年,V. Kohlschütter 和 P. Haenni详细地描述了石墨氧化物纸的性质(graphite oxide paper)。1948年,G. Ruess 和 F. Vogt发表了最早用穿透式电子显微 镜拍摄的少层石墨烯(层数在3层至10层之间的石墨烯)图像。

石墨负极材料项目可行性报告

石墨负极材料项目可行性报告 规划设计/投资分析/产业运营

石墨负极材料项目可行性报告 负极是锂电池的主要组成部分,它是由负极活性物质、粘合剂和添加 剂混合制成糊状均匀涂抹在铜箔两侧,经干燥、滚压而成。我们所谈的负 极材料主要指的是负极活性物质。负极可分为碳材料和非碳材料两大类, 碳材料包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球和硬碳软碳等,非碳材料 包括硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。 该石墨负极材料项目计划总投资15248.38万元,其中:固定资产投资12738.50万元,占项目总投资的83.54%;流动资金2509.88万元,占项目 总投资的16.46%。 达产年营业收入19120.00万元,总成本费用15233.02万元,税金及 附加273.93万元,利润总额3886.98万元,利税总额4697.05万元,税后 净利润2915.24万元,达产年纳税总额1781.82万元;达产年投资利润率25.49%,投资利税率30.80%,投资回报率19.12%,全部投资回收期6.73年,提供就业职位413个。 坚持“实事求是”原则。项目承办单位的管理决策层要以求实、科学 的态度,严格按国家《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)的要求,在全面完成调查研究基础上,进行细致的论证和比较,做到技术先进、可

靠、经济合理,为投资决策提供可靠的依据,同时,以客观公正立场、科学严谨的态度对项目的经济效益做出科学的评价。 ......

石墨负极材料项目可行性报告目录 第一章申报单位及项目概况 一、项目申报单位概况 二、项目概况 第二章发展规划、产业政策和行业准入分析 一、发展规划分析 二、产业政策分析 三、行业准入分析 第三章资源开发及综合利用分析 一、资源开发方案。 二、资源利用方案 三、资源节约措施 第四章节能方案分析 一、用能标准和节能规范。 二、能耗状况和能耗指标分析 三、节能措施和节能效果分析 第五章建设用地、征地拆迁及移民安置分析 一、项目选址及用地方案

国内石墨行业概述祥解

国内石墨行业概述 石墨是有机成因的碳质物变质而成,最常见于大理岩、片岩或片麻岩中。煤层可经热变质作用部分形成石墨,而少量石墨则是火成岩的原生矿物。石墨由于其特殊结构,具有耐高温性、抗热震性、导电性、润滑性、化学稳定性以及可塑性等众多特性,一直是军工与现代工业及高、新、尖技术发展中不可或缺的重要战略资源。 一、石墨特性及分类 石墨是一种战略资源,素有“黑金子”的美称,具有耐高温性、导电导热性、润滑性、可塑性、抗热震性、耐腐蚀性等特质。石墨在工业上用途很广,广泛用于冶金工业的耐火材料与涂料、机械工业的润滑剂、轻工业的铅笔芯、电气工业的碳刷、电池工业的电极、化肥工业催化剂等。石墨的工艺特性主要决定于它的结晶形态。结晶形态不同的石墨矿物,具有不同的工业价值和用途。 天然石墨根据结晶形态分为三类: 1.致密结晶状石墨 致密结晶状石墨又叫块状石墨。此类石墨结晶明显晶体肉眼可见。颗粒直径大于0.1毫米,比表面积范围集中在0.1-1m2/g,晶体排列杂乱无章,呈致密块状构造。这种石墨的特点是品位很高,一般含碳量为60~65%,有时达80~98%,但其可塑性和滑腻性不如鳞片石墨好。 2.天然鳞片石墨(晶质石墨) 石墨晶体呈鳞片状,这是在高强度的压力下变质而成的,有大鳞片和细鳞片之分。此类石墨矿石的特点是品位不高,一般在2~3%,或10~25%之间。是自然界中可浮性最好的矿石之一,经过多磨多选可得高品位石墨精矿。这类石墨的可浮性、润滑性、可塑性均比其他类型石墨优越,因此它的工业价值最大。鳞片石墨经过深加工,又可生产出石墨乳、石墨密封材料与复合材料、石墨减磨添加剂等高新技术产品。 (可浮性:可浮性是物体在流体表面(如船在水面)或在流体中(如气球在空气中)浮于一定平衡位置的能力。主要指被水湿润的程度,不易被水湿润,则可浮性强。) 3.天然土状石墨(隐晶质石墨) 这种石墨的晶体直径一般小于1微米,比表面积范围集中在1-5m2/g,是微晶石墨的集合体,只有在电子显微镜下才能见到晶形。此类石墨的特点是表面呈土状,缺乏光泽,润滑性比鳞片石墨稍差。品位较高。一般的60~85%。少数高达90%以上。一般应用于铸造行业比较多。主要蕴藏在湖南郴州鲁塘。随这石墨提纯技术的提高。土状石墨应用越来越广泛。 人造石墨按照成形方式又分为等静压石墨、模压石墨和挤压石墨。 1.等静压石墨:是制造单晶炉、金属连铸石墨结晶器、电火花加工用石墨电

全面解读锂离子电池石墨负极材料

全面解读锂离子电池石墨负极材料 锂离子电池,又称为摇椅电池,他的主要组成部分是正极、负极、隔膜及电解液。当前锂离子动力电池正极一般采用尖晶石型LiMn2O4或镍基层状氧化物,负极以石墨为主,电解液为含LiPF6 的碳酸酯(EC,EMC)有机溶液。LiMn2O4是一种被认为最安全的材料,也是最廉价的正极材料,已经被多种型号的动力电池采用。Li(NiCo)O2 容量高,但安全性能较差,需通过掺杂改性并限制其使用电压等手段来改善其安全性能;从整车安全和电池成本考虑,磷酸铁锂LiFePO4 安全性好、寿命长是最适合在汽车动力电池上应用的锂离子电池正极材料。 锂离子电池能量密度在很大程度上取决于负极材料,从锂离子电池实现商业化到现在,所用的负极材料最成熟,应用最广的是碳材料,其中最主要的依然是石墨。石墨具有六元环碳网层状结构,碳碳之间是SP2 杂化的,层层之间是分子作用力连接。石墨中存在两种不同的晶体结构:六面体石墨(2H)和菱面体石墨(3R)。2H相具有ABABA特征堆积,3R 相的堆积结构则是ABCABC。两种相可以相互转变,2H相是热力学稳定,在石墨中较多,约占总体的五分之四在锂离子电池负极材料中,天然石墨和人造石墨一直是使用最大的负极材料,但是人造石墨由于在生产过程中需要高温处理,使其生产成本大幅提高并对环境产生不利影响,相对于人造石墨而言,天然石墨有很多优点,它的成本低、结晶程度高,提纯、粉碎、分级技术成熟,充放电电压平台低,理论比容量高等,这些为其在锂离子电池行业的应用奠定了良好的基础。 天然石墨分无定形石墨(土状石墨或微晶石墨)和鳞片石墨两种。理论容量为372 mAh/g。无定形石墨纯度低,石墨晶面间距(d002)为0.336 nm。主要为2H晶面排序结构,即石墨层按ABAB顺序排,单个微晶之间的取向呈现各项异性,但经过加工,微晶颗粒相互之间有一定的交互作用,形成块状或颗粒状的粒子时具有各向同性性质。且形成的块状颗粒容易粉碎成形状较好的颗粒。 在锂离子嵌入脱嵌过程中体积变化小,结构相对稳定,但是可逆比容量仅260 mAh/g,不可逆比容量在100 mAh/g 以上。鳞片石墨的结晶度高,片层结构单元化大,具有明显的

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