گرافیت مصنوعی

عملکرد الکتروشیمیایی
در مقایسه با گرافیت طبیعی، گرافیت مصنوعی نه تنها می تواند کیفیت و ساختار خود را با دقت بیشتری کنترل کند، بلکه عملکرد الکتروشیمیایی بهتری نیز دارد. گرافیت به عنوان یک ماده رایج باتری، همیشه مورد علاقه بوده است. با این حال، با پیشرفت مداوم علم و فناوری، مردم می توانند گرافیت طبیعی را خرد کرده و سپس گرافیت مصنوعی را از طریق فرآیندهای شیمیایی یا فیزیکی پردازش کنند. بنابراین، به عنوان یک ماده باتری، دارای طیف گسترده ای از چشم اندازهای کاربردی است و به عنوان یک ماده جایگزین بسیار بالقوه شناخته می شود.

طراحی سفارشی
همچنین می تواند ساختار و مورفولوژی را برای دستیابی به طراحی سفارشی تنظیم کند تا نیازهای عملکرد سناریوهای مختلف برنامه را برآورده کند. به عنوان مثال، با کنترل دقیق ریزساختار خود، می تواند به انواع مختلفی از مواد باتری مانند ابرخازن ها، مواد ذخیره انرژی و باتری های لیتیوم یون تبدیل شود. این ویژگی گرافیت مصنوعی را به موضوعی داغ در زمینه تحقیقات مواد باتری تبدیل می کند.

هدایت الکتریکی بالا
این ماده ای از گرافیت طبیعی است که ساختار کریستالی خود را از طریق تف جوشی در دمای بالا تغییر می دهد تا ماده ای با رسانایی بالا، پایداری در دمای بالا و قابلیت کنترل ساختاری بالا را تشکیل دهد. این به طور گسترده در بسیاری از زمینه ها استفاده می شود، اما بیشترین استفاده در باتری ها است. گرافیت مصنوعی در باتری‌های مدرن عمدتاً در صفحات منفی برای ذخیره و آزاد کردن یون‌ها در الکترود منفی استفاده می‌شود که جریان الکتریکی تولید می‌کند. در مقایسه با گرافیت طبیعی، خالص تر است، رسانایی بالاتری دارد و ساختار همگن تری دارد که عملکرد و عمر باتری را بهبود می بخشد.

هدایت الکتریکی گرافیت مصنوعی
این واقعیت که گرافیت مصنوعی رسانای الکتریکی است ناشی از ساختار اتمی آن است. هر اتم کربن در کریستال گرافیت مصنوعی دارای چهار الکترون ظرفیتی است که الکترون های بیرونی نیز نامیده می شوند که می توانند با اتم های همسایه پیوند ایجاد کنند. با این حال، تنها سه الکترون از چهار الکترون ظرفیت وارد یک پیوند می شوند، در حالی که الکترون چهارم آزادانه متحرک باقی می ماند و بنابراین اجازه می دهد الکتریسیته هدایت شود.

هدایت حرارتی گرافیت مصنوعی
گرافیت مصنوعی دارای هدایت حرارتی عالی همراه با مقاومت در برابر دمای بالا است. گرافیت مصنوعی نقطه ذوب ندارد. از حالت جامد مستقیماً به حالت گازی تبدیل می شود. این فرآیند تصعید نامیده می شود. در اتمسفر گاز خنثی، گرافیت مصنوعی با شروع دمای 2500 درجه به صورت پلاستیکی تغییر شکل می یابد. در دماهای بالاتر از 3750 درجه گرافیت مصنوعی حتی بدون حضور اکسیژن تصعید می شود.

مقاومت شیمیایی گرافیت مصنوعی
گرافیت مصنوعی یکی از مقاوم ترین مواد شیمیایی است. تقریباً در برابر تمام محیط های شیمی آلی مقاوم است. اینها معمولاً شامل محصولات واسطه ای و/یا نهایی در پتروشیمی، پالایش زغال سنگ، صنعت پلاستیک، تولید رنگ، پوشش، مبرد و ضد یخ و همچنین در صنایع آرایشی و بهداشتی و غذایی می شود. گرافیت مصنوعی همچنین در برابر بیشتر محیط‌های معدنی مانند اسیدهای غیر اکسید کننده، قلیاها، محلول‌های نمکی آبی و بیشتر گازهای فنی مقاوم است.

ترکیب
گرافیت مصنوعی:گرافیت مصنوعی که از یک ماده اولیه کربنی از طریق پردازش در دمای بالا تولید می شود، ساختار اتمی بسیار منظمی را نشان می دهد. سطح خلوص آن بیش از 99٪ کربن است و ناخالصی های باقی مانده عمدتاً شامل خاکستر و مواد فرار است.
گرافیت طبیعی:گرافیت طبیعی که از ذخایر معدنی طبیعی به دست می آید، از دگرگونی مواد آلی تشکیل می شود. از محتوای کربن متفاوتی تشکیل شده است که معمولاً از 15٪ تا 95٪ متغیر است و ترکیب باقیمانده شامل ناخالصی هایی مانند خاکستر، گوگرد و عناصر کمیاب است.

فرآیندهای تولید
گرافیت مصنوعی:تولید گرافیت مصنوعی شامل گرافیت کردن مواد کربنی مانند کک نفتی یا قطران زغال سنگ در دمای بیش از 2500 درجه است. این فرآیند تراز کردن اتم‌های کربن را امکان‌پذیر می‌کند و در نتیجه ساختاری بسیار کریستالی با هدایت حرارتی و الکتریکی عالی ایجاد می‌کند.
گرافیت طبیعی:گرافیت طبیعی که از معادن یا معادن استخراج می شود، تحت چندین عملیات مکانیکی و شیمیایی قرار می گیرد تا کیفیت خود را افزایش دهد. این فرآیندها شامل آسیاب، شناورسازی، خالص‌سازی و میکرونیزه کردن است که امکان حذف ناخالصی‌ها و تنظیم اندازه و توزیع ذرات را فراهم می‌کند.

خواص فیزیکی و شیمیایی
گرافیت مصنوعی:گرافیت مصنوعی دارای خواص فیزیکی برتر در مقایسه با همتای طبیعی خود است. چگالی بالا، تخلخل کم و هدایت حرارتی و الکتریکی قابل توجهی را نشان می دهد. علاوه بر این، گرافیت مصنوعی مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی شیمیایی ارائه می دهد و آن را برای کاربردهای سخت مناسب می کند.
گرافیت طبیعی:گرافیت طبیعی چگالی کمتر، تخلخل بالاتر و هدایت حرارتی و الکتریکی متوسطی را نشان می دهد. خواص آن بسته به مبدأ و تکنیک های پردازش استفاده شده می تواند متفاوت باشد. در حالی که ممکن است سطح عملکردی مشابه گرافیت مصنوعی نداشته باشد، گرافیت طبیعی هنوز کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف پیدا می کند.

برنامه های کاربردی
گرافیت مصنوعی:گرافیت مصنوعی به دلیل خواص استثنایی خود در صنایع پیشرفته کاربرد گسترده ای پیدا می کند. این یک جزء ضروری در باتری های لیتیوم یون است که چگالی انرژی آنها را افزایش می دهد و طول عمر آنها را افزایش می دهد. گرافیت مصنوعی همچنین در کاربردهای با دمای بالا مانند بوته‌ها، الکترودها و عناصر گرمایشی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
گرافیت طبیعی:گرافیت طبیعی در بخش های مختلف کاربرد پیدا می کند. به دلیل خاصیت روانکاری خود معمولاً به عنوان روان کننده استفاده می شود. علاوه بر این، گرافیت طبیعی در صنایع فولاد و خودرو برای بوته‌ها، پوشش‌های ریخته‌گری، لنت‌های ترمز و واشر استفاده می‌شود. همچنین به عنوان ماده آند در باتری های قلیایی و در راکتورهای هسته ای به عنوان تعدیل کننده عمل می کند.

تهیه پودر و رب
مواد اولیه برای ساخت گرافیت مصنوعی (کک نفتی، کک زمینی، کربن بلک، گرافیت طبیعی و ضایعات گرافیت ثانویه بارگیری شده و در سیلوهای مواد اولیه ذخیره می‌شوند. ابتدا مواد اولیه در سنگ شکن‌ها و آسیاب‌های گلوله‌ای آسیاب می‌شوند و پودر به‌دست‌آمده حالت‌دهی می‌شود. با توجه به توزیع اندازه ذرات، در نهایت، پودر با یک ماده چسباننده مخلوط می شود تا یک خمیر قطران یا زمین نفتی به عنوان چسب استفاده شود.

شکل گیری
مخلوط خمیری حاصل می‌تواند با استفاده از یکی از روش‌های شکل‌دهی فشرده شود: اکستروژن، قالب‌گیری ارتعاشی یا پرس ایزواستاتیک سرد.
● اکستروژن عبارت است از عبور دادن مخلوط خمیری از درون یک قالب با دهانه. اکستروژن منجر به یک محصول بلند مانند میله ها، میله ها، صفحات بلند یا لوله هایی با سطح مقطع منظم می شود که ممکن است به قطعات طول مورد نیاز بریده شود. مواد گرافیت اکسترود شده همسانگرد هستند. خواص در جهت اکستروژن با خواص در جهات دیگر متفاوت است.
● قالب گیری ارتعاشی یک روش شکل دهی ناپیوسته برای محصولات با ابعاد بزرگ است. یک قالب از مخلوط خمیری پر می شود و یک صفحه فلزی سنگین روی آن قرار می گیرد. سپس مواد با ارتعاش قالب فشرده می شود. اجسام تشکیل شده در مقایسه با مواد اکسترود شده، درجه ایزوتروپی بالاتری از خود نشان می دهند.
● پرس ایزواستاتیک سرد روش فشرده سازی پودر است که در دمای اتاق انجام می شود و شامل اعمال فشار از جهت های مختلف از طریق یک محیط مایع اطراف قسمت فشرده شده است. یک قالب انعطاف پذیر غوطه ور در یک محیط مایع تحت فشار استفاده می شود. مواد با ساختار ناهمسانگرد یکنواخت با استفاده از روش پرس ایزواستاتیک تهیه می شوند.

پخت
قطعات فشرده شده در یک کوره پخت بی هوازی در دمای بین 900 تا 1200 درجه (1650 تا 2200 درجه فارنهایت) عملیات حرارتی می شوند. کربونیزاسیون در حین پخت اتفاق می افتد. این منجر به تجزیه حرارتی بایندر به کربن عنصری و اجزای فرار می شود. کربن تشکیل شده در فرآیند کربنیزاسیون ذرات پودر را به هم متصل می کند. حجم بایندر بیشتر از حجم کربن تشکیل شده است. بنابراین کربن شدن منجر به تشکیل منافذ می شود. مجموع حجم نسبی تخلخل با مقدار چسب تعیین می شود.

اشباع زمین
در این مرحله از فرآیند، قطعات کربن ممکن است با زمین آغشته شده و دوباره پخته شوند تا تخلخل آن کاهش یابد. آغشته سازی معمولاً با استفاده از گامی با ویسکوزیته کمتر از گام بایندر اصلی انجام می شود. ویسکوزیته کم برای پر کردن کاملتر شکاف ها مورد نیاز است. برای این عملکرد معمولاً از زمین نفت استفاده می شود. برای برخی از گرافیت‌های با چگالی بالا، قطعات کربن ممکن است چندین بار از چرخه پخت، آغشته شدن زمین و پخت مجدد عبور کنند.

گرافیت سازی
در این مرحله قطعات شکل‌دهی شده، پخته شده، آغشته به زمین و پخت مجدد در یک محیط بی‌هوازی در دمای بسیار بالا از 2700 تا 3000 درجه (4900 تا 5450 درجه فارنهایت) عملیات حرارتی می‌شوند. گرافیتی شدن منجر به تبلور کربن پیش ساز آمورف می شود که به گرافیت کریستالی تبدیل می شود. تحت تأثیر دما، بلورها رشد کرده و در یک الگوی منظم از صفحات موازی روی هم قرار می گیرند. این تبدیل با تغییر در خواص فیزیکی مواد همراه است. در طی این عملیات حرارتی بالا، گرافیت نیز خالص می‌شود، زیرا بیشتر ناخالصی‌های آن (بقایای چسب، گازها، اکسیدها، گوگرد) تبخیر می‌شوند.

بررسی های کیفیت
مقالات گرافیتی شده قبل از ارسال یک سری آزمایش و بازرسی را انجام می دهند. در این مرحله، ماده گرافیتی به دست آمده از قبل دارای مقاومت در برابر خوردگی عالی و هدایت حرارتی فوق العاده است. با این حال، بسیار متخلخل است و بنابراین اصلاً نفوذ ناپذیر نیست.

این شرکت در حال حاضر دارای 2 کارگاه تولید مدرن و 2 کارگاه ذخیره سازی بزرگ است که می تواند نیازهای تولید در مقیاس بزرگ و تدارکات سریع را برطرف کند. حجم تولید سالانه به 100،{4}} تن رسیده است. پس از سال ها تلاش و کوشش، ما با بسیاری از شرکت های داخلی همکاری نزدیک داشته ایم و به بسیاری از کشورها و مناطق صادرات داشته ایم. در آینده، این شرکت همچنان به فلسفه کسب و کار «کیفیت گرایی، صداقت و امانت داری»، بهبود مستمر کیفیت محصول و سطح خدمات، انجام همکاری ها و مبادلات گسترده با شرکت های داخلی و خارجی ادامه می دهد و مشترکاً توسعه را ارتقا می بخشد. از صنعت کربن