전극을 만드는 데 흑연의 어떤 성질이 활용되나요?

전극을 만드는 흑연전극의 중요한 원료인 흑연은 고유한 특성으로 전극 제조에 없어서는 안 될 필수 요소입니다. 전극은 전기화학 분야의 배터리 및 전기분해부터 전기 분야의 전기로 제강에 이르기까지 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 전극의 성능은 관련 공정의 효율성, 제품 품질 및 에너지 소비에 직접적인 영향을 미칩니다.

그래파이트 기본 정보

물리적 외관

흑연은 짙은 회색, 금속 광택, 부드러운 질감, 부드러운 촉감, 특수 결정 구조로 인해 마찰에서 윤활 역할을 할 수 있습니다. 밀도는 약 2.09-2.23g/cm3이며, 흑연으로 만든 전극은 성능이 우수하고 무게가 가볍습니다. 무게 요구 사항이 있는 장비에 적합합니다.

화학 구조

흑연은 전형적인 층상 구조입니다. 층의 탄소 원자는 공유 결합으로 육각형 평면 네트워크를 형성하며, 약한 반데르발스 힘에 의해 층이 유지됩니다. 층간 공유 결합은 흑연에 안정성과 강도를 부여합니다. 또한 약한 층간 상호 작용으로 인해 인터칼레이션 화합물을 형성할 수 있어 응용 분야가 확장됩니다.

전극을 만드는 데 사용되는 흑연의 특성

우수한 전기 전도성

흑연의 가장 뛰어난 특성 중 하나는 우수한 전기 전도성입니다. 결정 구조에서 각 탄소 원자는 공유 결합을 통해 주변 탄소 원자 3개에만 결합되어 있습니다. 나머지 한 개의 원자가 전자는 층 내에서 자유롭게 이동하여 자유 전자 기체를 형성할 수 있습니다. 이러한 자유 전자는 인가된 전기장의 작용에 따라 빠르고 방향성 있게 이동할 수 있습니다. 따라서 전류를 형성하여 흑연이 우수한 전기 전도성을 가지게 됩니다.

많은 금속에 비해 전기 전도도는 수치상으로는 약간 떨어질 수 있습니다. 일부 특정 애플리케이션 시나리오에서는 전기 전도도 요구 사항이 매우 높지 않습니다. 그러나 재료의 화학적 안정성과 비용에 대한 엄격한 제한이 있지만 전기 전도도는 요구 사항을 충족 할 수있었습니다. 그리고 비용 이점과 화학적 안정성으로 인해 더 적합한 선택입니다. 예를 들어, 일반 건전지에서는 흑연 전극이 좋은 전도성 역할을 합니다. 배터리 내부의 화학 반응에 의해 생성된 전자를 전도하여 안정적인 전류 출력을 형성합니다.

높은 융점 및 고온 내성

녹는점이 약 3652-3697°C로 매우 높습니다. 따라서 고온 환경에서도 안정적인 물리적, 화학적 특성을 유지할 수 있습니다. 이러한 높은 녹는점과 고온 저항성은 전극 제조에서 중요한 역할을 합니다. 전기로 제강, 전해 알루미늄 등 많은 산업 생산 공정에서 전극은 매우 높은 온도에서 작동해야 합니다. 제강 과정에서 전극과 전하 사이에 생성되는 아크는 섭씨 수천 도의 고온을 발생시킬 수 있습니다.

이러한 고온 환경에서 흑연 전극은 녹거나 변형되지 않을 뿐만 아니라 안정적으로 계속 작동할 수 있습니다. 전기 에너지를 열 에너지로 효율적으로 변환하여 전하의 가열 및 용융을 달성합니다. 전극 재료의 융점이 낮으면 고온에서 빠르게 녹습니다. 그 결과 전극이 손상되어 생산 효율성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 생산 비용도 증가합니다.

화학적 안정성

흑연은 대부분의 화학적 환경에서 우수한 화학적 안정성을 보입니다. 일반적인 산, 염기, 염분 및 기타 화학 물질과 화학적으로 반응하기 쉽지 않습니다. 또한 다양한 부식성 매체에서 자체 구조와 성능 안정성을 유지할 수 있습니다. 전기 분해 과정에서 전극은 전해질에 장시간 담가야 합니다. 전극 재료의 화학적 안정성이 좋지 않으면 전해질에 의해 부식됩니다. 그 결과 전극의 수명이 단축되고 전해 공정의 정상적인 진행에도 영향을 미칩니다.

그리고 흑연 전극는 화학적 안정성이 뛰어나 전해질에서 장시간 안정적으로 작동할 수 있습니다. 효율적이고 지속적인 전해 반응을 보장합니다. 예를 들어 염소-알칼리 산업에서는 염소, 수소 및 수산화 나트륨을 제조하기 위해 소금물을 전기 분해하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 강알칼리성 전해질 환경에서도 안정적으로 작동하여 산업 생산을 안정적으로 보장할 수 있습니다.

기계 가공성

가공성이 우수하여 다양한 모양과 크기의 전극으로 가공할 수 있습니다. 다양한 애플리케이션 시나리오의 요구 사항을 충족합니다. 흑연은 비교적 부드러운 질감으로 인해 기존 가공 방법으로 더 쉽게 가공할 수 있습니다. 절단, 드릴링, 연삭 등. 전자 장비 제조에서는 흑연을 초박형 고정밀 전극 시트로 가공해야 합니다. 그리고 정밀 절단 및 연삭 공정을 통해 흑연을 정밀하게 가공하여 전극 크기와 정확도에 대한 전자 장비의 엄격한 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 또한 가공 중 변형과 균열이 발생하기 쉽지 않습니다. 가공 후 전극의 품질과 성능이 우수하다는 것을 보장할 수 있습니다.

흑연 전극의 제조 공정 및 응용 분야

제조 프로세스

원재료 전처리:

다음과 같은 고품질 흑연 원료를 선택합니다. 석유 코크스. 그리고 고온에서 소성하여 불순물, 수분 및 휘발성 성분을 제거하여 순도와 안정성을 향상시킵니다.

혼합 반죽 성형:

석탄 피치와 같은 원료와 바인더를 비율에 맞게 섞습니다. 가열하고 저어준 후 미리 정해진 모양으로 성형합니다.

로스팅:

본체를 1000~1300°C에서 구워주세요. 탄화 바인더를 사용하여 전극의 강도와 밀도를 높입니다.

함침:

소성된 전극을 아스팔트 및 기타 함침제에 담그고 압력과 온도에 따라 기공을 채워 성능을 향상시킵니다.

흑연화:

함침된 전극을 2500-3000°C에서 흑연화하여 탄소 원자가 더 규칙적으로 배열되고 성능이 강화됩니다.

가공:

치수 정확도 및 표면 품질 요구 사항을 달성하기 위해 필요에 따라 흑연 전극을 절단 및 연마합니다.

흑연으로 만든 전극의 응용 분야

철강 산업:

전기로 제강에서 흑연 전극은 매우 중요합니다. 높은 전도성과 고온 저항성을 사용하여 강한 전류를 입력하여 고온 아크 용융 전하를 생성합니다. 철강 산업 요구 사항이 개선됨에 따라 흑연 전극 제조 기술의 발전을 촉진합니다.

전해 알루미늄 산업:

전해질 알루미늄의 양극으로 사용할 수 있습니다. 그리고 고온 용융 및 강한 부식을 가진 전해질에서 전도 전류가 안정적입니다. 전해 알루미늄의 규모가 크고 에너지 소비가 높기 때문에 전극 전도도, 화학적 안정성 및 서비스 수명이 필요합니다.

전기화학 산업:

염소-알칼리 산업에서 널리 사용할 수 있습니다, 전기 도금전해 정제 및 기타 분야에서 사용됩니다. 염소-알칼리 산업에서 흑연 전극 양극은 강알칼리성 전해질에서 고효율 전기분해를 달성합니다. 전기 도금 중에는 도금 용액에 테이블 전류를 공급하여 고품질의 전기 도금을 보장합니다.

전자 분야:

리튬 이온 배터리에서는 음극으로 사용할 수 있습니다. 우수한 전도성과 화학적 안정성을 통해 리튬 이온 삽입 및 제거, 완전한 충전 및 방전을 달성합니다. 반도체 제조 및 기타 분야에서는 EDM과 같은 특수 공정에 사용할 수 있습니다. 고정밀 처리의 요구를 충족합니다.

결론

흑연은 전기 전도성이 좋고 녹는점이 높으며 화학적 안정성과 가공이 용이하기 때문에 이상적인 전극 소재입니다. 고성능 전극은 복잡한 기술로 만들어져 널리 사용됩니다. 과학 기술의 발전은 기술 혁신을 촉진합니다. 그리고 앞으로 더 많은 분야에 도움이 될 것으로 예상됩니다. 그리고 산업 발전을 촉진하기 위해 공정을 최적화 할 필요가 있습니다.