Razlika između prirodnog i umjetnog grafita

Iako su i prirodni i umjetni grafit prvenstveno sastavljeni od ugljika, oni se značajno razlikuju po izvorima, strukturi, svojstvima i primjeni.
U nastavku ću dati detaljno poređenje ova dva iz više perspektiva.
Prirodni grafit: Dobijen od prirodnih minerala, nastaje prirodnim putem.
Umjetni grafit: Grafitni materijal umjetno proizveden od ugljičnih materijala kao što su naftni koks i smolani koks, kroz niz visoko{0}}toplinskih tretmana (do 3000 stepeni).
Upoređujući njihove izvore i proizvodne procese, prirodni grafit potječe iz prirodne rude grafita i proizvodi se fizičkim metodama kao što su rudarenje i flotacija. Umjetni grafit se prvenstveno dobiva iz naftnog koksa, igličastog koksa i smole. Proizvodni proces uključuje složen proces koji uključuje kalcinaciju, drobljenje, mljevenje, gnječenje, oblikovanje (ekstruziju, kalupljenje, izostatičko prešanje), pečenje, impregnaciju i grafitizaciju (ključni korak). Ovaj proces može potrajati nekoliko mjeseci.
Struktura i morfologija:
Prirodni grafit ima viši stepen kristalnosti, veću veličinu zrna i pravilnu lamelarnu strukturu. Klasificira se na grafit u pahuljicama (poput ploča-), mikrokristalni grafit (također poznat kao zemljani grafit, sa finim česticama) i masivni grafit (rijetko). Oni pokazuju značajnu anizotropiju.
Umjetni grafit ima relativno nisku kristalnost, malu veličinu zrna i donekle neuređenu strukturu. Njegova morfologija je određena metodom obrade, a može se naći u rasutom stanju, elektrodama, izostatički presovanom grafitu, grafitnom papiru/foliji, itd. Stepen anizotropije se može kontrolisati obradom, i generalno je manje izražen od prirodnog grafita, teži ka izotropiji.
Karakteristike performansi:
Prirodni grafit se može prečistiti do preko 99,9%, ali je proces složen i skup. Često sadrži nečistoće kao što su silikati. Ima odličnu sposobnost podmazivanja, a grafit u ljuskama je visoko-kvalitetno čvrsto mazivo. Međutim, ima nisku mehaničku čvrstoću i meku teksturu. Njegov nepravilan oblik čestica može dovesti do loše uniformnosti kada se pomiješa s materijalima elektrode.
Artificial graphite is extremely pure (>99,9%) jer se većina nečistoća ispari na visokim temperaturama grafitizacije. Ima dobru mazivost, ali je generalno lošiji od prirodnog grafita u pahuljicama. Ima veću mehaničku čvrstoću i gušću strukturu zbog kalcinacije i impregnacije. Njegov oblik čestica se može kontrolisati (npr. sferoidizacija), što rezultira boljom obradivosti i kompatibilnošću sa materijalima elektroda.
Na osnovu ovih svojstava, njihove primjene se fokusiraju na različite aspekte.
Prirodni grafit se prvenstveno koristi u anodnim materijalima, vatrostalnim materijalima i mazivima. Umjetni grafit se prvenstveno koristi u poluvodičima, fotonaponskim uređajima i moderatorima nuklearnih reaktora zbog svoje visoke čistoće i čvrstoće. Također se koristi u proizvodnji mehaničkih zaptivki, ležajeva i drugih aplikacija zbog svoje visoke čvrstoće i otpornosti na habanje.
Ukratko, za aplikacije koje zahtijevaju niske troškove i veliki kapacitet, prirodni grafit se može koristiti tamo gdje zahtjevi za performansama nisu izuzetno zahtjevni.
Za aplikacije koje zahtijevaju visoku brzinu rada, dug životni vijek, sigurnost i strukturnu čvrstoću, umjetni grafit je bolji izbor u vrhunskim{0}}baterijama i specijalizovanim industrijskim aplikacijama.