为什么电极材料是用导电石墨而不是碳黑

2022-11-28
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       导电石墨作为碳的一种形式,具有层状结构。层内三个相邻碳原子与每个碳原子通过sp2杂化轨道形成三个等距键,不参与杂化的spz轨道也有一个与与石墨层方向垂直的孤儿电子,每个碳原子spz轨道的孤立电子相互重叠,形成离域键。导电石墨在平行于薄片的方向上具有良好的导电性,因为这些离域电子在整个碳原子平面内自由移动。下面伟杰石墨小编介绍导电石墨的导电性和导电炭黑相比如何:

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       导电石墨其输运性质介于金属和半导体之间,可以看作二维导体,属于传统的半金属型材料。碳钠米管成功发展的关键是导电石墨的二维特性,石墨薄片可以卷成管状,然后石墨的碳原子卷曲成圆柱体,从而形成径向尺寸较小的碳纳米管。因此导电石墨的二维输运特性是理论和实验研究的重点,石墨粉的导电性主要取决于纯度、石墨化程度、粒度、形貌等因素。一般来说,粉末纯度、石墨化度、粒度分布和长径比越高,导电性越好。

       导电炭黑是一个统称,一般是指比普通炭黑、颜料炭黑导电能力更强的特殊炭黑品种。按导电率由低到高分为CF导电炭黑、SCF超级导电炭黑和XCF超级导电炭黑。就生产方法而言,可分为乙炔炭黑、重油炉炭黑和重油气化副产物炭黑三大类。炭黑是无定形碳,是碳氢化合物不完全燃烧或热裂解产生的细粉。主要成分是碳,以胶体初级粒子和类似球体的聚集体形式存在,还含有少量的氢、氧、硫、灰、焦油和水,炭黑的结构特性是通过炭黑颗粒聚集成链或葡萄的程度来表达的。

       所以一般来说,导电石墨的导电性比导电炭黑好。但是在塑料体系中,为什么炭黑加入量少就能比石墨好?这是因为在聚合物体系中,导电因素不仅与导电颗粒在聚合物中的分布有关,还是添加的导电粉末本身的导电性。相同质量的炭黑和石墨在聚合物中占据较大的体积分数,由于比重较小,有利于导电网络的形成,从而获得比石墨粉更好的导电效果。但石墨聚集体的导电性比炭黑好得多,在高聚集态下。这就是为什么好的导电电极材料是用石墨而不是碳黑做的。


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