晶质石墨应用范围和要求

2018-10-19 11:52:19

石墨以耐高低温、耐腐蚀、导电、导热、润滑、表面能低、重量轻、炭化收率高等多种特性,广泛应用于冶金、化工、机械、核工业、电子、航空航天和国防军工等领域。从2014 年和2017 年我国石墨产品结构看,我国石墨产品结构正逐步转型优化。近年我国晶质石墨产量保持在60 ~ 70 万t,受到钢铁行业去产能等因素的影响,耐火和铸造等传统领域用产品比重逐年降低,新能源和新材料等新兴领域用产品比重不断增加。


图1 2014 年和2017 年我国天然石墨产品结构对比

晶质石墨的应用领域与其鳞片特征具有密切的相关性。晶质石墨中的大鳞片石墨可用于制备可膨胀石墨,经插层、水洗、干燥、高温膨化等深加工过程,可膨胀石墨不仅保留了天然石墨的耐高温、良好的导电导热性、可塑性、化学稳定性等性能,还具有柔软性、回弹性和自粘性等特性,可进一步应用到柔性石墨(导电导热石墨纸、密封材料和双极板)、隐身材料、环保医疗、阻燃材料等领域。大鳞片石墨还可用于制备石墨烯材料。石墨烯由于极高的机械强度、导电导热率、透光性和化学稳定性等特性,可广泛应用于电子芯片、导电添加剂、导热材料、防腐材料、储能材料、生物材料及环境材料等领域,据中国非金属矿工业协会对全国石墨烯生产情况的调研统计,目前我国石墨烯产业化仍处于起步阶段,2017 年的我国石墨烯粉体产量约为650 t,对应的石墨矿物储量消耗约为1500t,对晶质石墨的产品结构影响较小。

晶质石墨中的细小鳞片石墨目前主要应用于冶金材料、电池材料(氟化石墨锂氟电池、锂离子电池负极材料、高能电池正极导电剂)、胶体石墨和高分子复合材料等领域。值得一提的是,根据2017年中国非金属矿工业协会的国内石墨烯骨干企业调研发现,在采用天然晶质石墨制备石墨烯时,虽然国内大多数企业采用的是大鳞片石墨(片径>0. 15 mm),但在电池导电剂、润滑油领域采用的多是细小鳞片石墨(片径<0. 15 mm)。