Области применения

В настоящее время графит является наиболее широко используемым анодным материалом в литий-ионных батареях. Он в первую очередь использует свою уникальную слоистую структуру для облегчения вставки и извлечения ионов лития, тем самым обеспечивая накопление и высвобождение энергии. Ключевые области применения включают получение природного и синтетического графита в качестве основного активного материала, который проходит такие процессы, как измельчение, классификация и нанесение углеродного покрытия, чтобы обеспечить высокую емкость, стабильность и длительный ресурс. Кроме того, графен используется в качестве проводящей добавки или поверхностного покрытия для улучшения возможностей быстрой зарядки и электропроводности, что значительно повышает емкость батареи, кулоновский КПД и ресурс.

Еще более 2000 лет назад кельты использовали графит для изготовления особо огнеупорных тиглей. Поскольку графит устойчив к окислению, обладает хорошей теплопроводностью и химически инертен, это сырье и сегодня играет важную роль в огнеупорной промышленности — например, в магнезитовых кирпичах для футеровки печей или покрытиях для высококачественных металлических расплавов, предотвращающих окисление. Для производства огнеупорных материалов используется крупночешуйчатый графит с хорошо развитой кристаллической структурой. Он рассеивает тепло, но при этом выдерживает очень высокие температуры и гарантирует длительный срок службы изделия.

Антипирогены предназначены для ограничения, замедления или предотвращения распространения огня. Будь то мягкая мебель, автомобильные сиденья или ковры — антипирогены используются везде, где есть потенциальные источники возгорания. В качестве добавки-антипирена особенно подходит вспенивающийся графит: при нагревании материала графит расширяется и набухает, образуя на поверхности защитный слой, который замедляет распространение огня. Кроме того, герметизируя полости, например, с помощью втулок, содержащих вспенивающийся графит (например, для трубопроводных систем), материал блокирует продукты горения, которые в противном случае проникли бы в материал.

Вздувной графит является исключительным уплотнительным материалом; в спрессованном виде он известен как гибкий графит. По сравнению с традиционными уплотнительными материалами, такими как асбест, резина и целлюлоза, гибкий графит предлагает более широкий диапазон рабочих температур, низкий коэффициент теплового расширения и не размягчается при высоких температурах или не становится хрупким при низких температурах. Его часто называют «королем уплотнений».
Высококачественные уплотнительные материалы из гибкого графита устойчивы к высоким температурам и коррозии, что делает их пригодными для уплотнения высокотемпературных жидкостей в таких отраслях, как химическая, нефтяная, энергетическая, металлургическая и автомобильная. Чтобы уплотнения обеспечивали отличную герметичность и длительный срок службы, важно не только иметь разумную конструкцию уплотнения и технологический процесс, но, что более важно, использовать уплотнительные материалы с превосходными характеристиками.

Благодаря чрезвычайно высокой теплопроводности в плоскости, небольшому весу, низкому тепловому сопротивлению и превосходным экранирующим свойствам графит широко используется в качестве теплоотводящего материала и нашел широкое применение в телекоммуникационной промышленности, медицинском оборудовании, ноутбуках и мобильных телефонах.

Графит часто используется в качестве смазочного материала в машиностроении. Смазочное масло зачастую не может применяться в условиях высоких скоростей, высоких температур и высокого давления, тогда как графит способен работать при температурах от 200 до 2000 °C, а также при высоких скоростях скольжения (LOOM/с) без использования смазочного масла. Во многих видах транспорта, где используются коррозионные среды, широко применяются графитовые материалы для изготовления поршневых колец, уплотнений и подшипников; при их работе не требуется добавление смазочного масла; графит также является хорошим смазочным материалом для многих процессов обработки металлов (протяжка проволоки, вытяжка труб).

Графит используется в качестве разделительного средства в первую очередь благодаря своей термостойкости (>3000 °C), смазывающей способности, обусловленной слоистой структурой, и химической стабильности. Он наносится на поверхность формы путем распыления или нанесения кистью в виде графитовой эмульсии (суспензии на водной или масляной основе). Его основное применение заключается в высокотемпературной обработке металлов, где он образует однородный, стабильный слой, обеспечивающий смазку и теплоизоляцию, эффективно предотвращая прилипание заготовки к форме, тем самым повышая эффективность извлечения из формы и качество продукции.
Во-первых, смазывающие свойства графита создают однородную и стабильную смазочную пленку между формой и извлекаемым из нее материалом, что значительно снижает трение при извлечении. Это делает процесс извлечения более плавным и сводит к минимуму повреждения формы или материала, вызванные чрезмерным трением.
Графит имеет мягкую текстуру, что облегчает его нанесение и равномерное распределение по поверхности формы. Он удобен в использовании и может быстро образовывать эффективный разделительный слой. Кроме того, графит относительно недорог, что дает значительные преимущества при крупносерийном производстве.
Таким образом, графит, используемый в качестве разделительного средства, обладает множеством преимуществ, включая отличную смазывающую способность, высокую химическую стабильность, термостойкость, простоту использования и низкую стоимость, и широко применяется в различных областях, где требуется разделительное средство.

В анодах на основе кремния графит играет ключевую роль в качестве проводящего каркаса, буфера против объемного расширения и средства для повышения стабильности циклов. Это достигается за счет использования таких технологий производства композитов, как механическое шаровое измельчение, нанесение углеродного покрытия и обертывание графеном. Используя превосходную проводимость, структурную стабильность и гибкость графита, можно создать проводящую сеть для наночастиц кремния с высокой емкостью, которая будет компенсировать примерно трехкратное увеличение объема кремния во время заряда и разряда, тем самым улучшая циклический ресурс и энергетическую плотность батареи.