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為什么電極材料是用導電石墨而不是碳黑

2022-11-28
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       導電石墨作為碳的一種形式,具有層狀結構。層內三個相鄰碳原子與每個碳原子通過sp2雜化軌道形成三個等距鍵,不參與雜化的spz軌道也有一個與與石墨層方向垂直的孤兒電子,每個碳原子spz軌道的孤立電子相互重疊,形成離域鍵。導電石墨在平行于薄片的方向上具有良好的導電性,因為這些離域電子在整個碳原子平面內自由移動。下面偉杰石墨小編介紹導電石墨的導電性和導電炭黑相比如何:

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       導電石墨其輸運性質介于金屬和半導體之間,可以看作二維導體,屬于傳統的半金屬型材料。碳鈉米管成功發展的關鍵是導電石墨的二維特性,石墨薄片可以卷成管狀,然后石墨的碳原子卷曲成圓柱體,從而形成徑向尺寸較小的碳納米管。因此導電石墨的二維輸運特性是理論和實驗研究的重點,石墨粉的導電性主要取決于純度、石墨化程度、粒度、形貌等因素。一般來說,粉末純度、石墨化度、粒度分布和長徑比越高,導電性越好。

       導電炭黑是一個統稱,一般是指比普通炭黑、顏料炭黑導電能力更強的特殊炭黑品種。按導電率由低到高分為CF導電炭黑、SCF超級導電炭黑和XCF超級導電炭黑。就生產方法而言,可分為乙炔炭黑、重油爐炭黑和重油氣化副產物炭黑三大類。炭黑是無定形碳,是碳氫化合物不完全燃燒或熱裂解產生的細粉。主要成分是碳,以膠體初級粒子和類似球體的聚集體形式存在,還含有少量的氫、氧、硫、灰、焦油和水,炭黑的結構特性是通過炭黑顆粒聚集成鏈或葡萄的程度來表達的。

       所以一般來說,導電石墨的導電性比導電炭黑好。但是在塑料體系中,為什么炭黑加入量少就能比石墨好?這是因為在聚合物體系中,導電因素不僅與導電顆粒在聚合物中的分布有關,還是添加的導電粉末本身的導電性。相同質量的炭黑和石墨在聚合物中占據較大的體積分數,由于比重較小,有利于導電網絡的形成,從而獲得比石墨粉更好的導電效果。但石墨聚集體的導電性比炭黑好得多,在高聚集態下。這就是為什么好的導電電極材料是用石墨而不是碳黑做的。


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