He aha ke ʻano o ke kaʻina hana o ka "graphitization"?

"Ka hoʻolilo ʻana i ke kiʻi"

ʻO "Graphitization" e pili ana i kahi kaʻina hana mālama wela kiʻekiʻe (hana pinepine ʻia ma 2000°C a i 3000°C a ʻoi aku paha) e hoʻololi i ka microstructure o nā mea carbonaceous (e like me ka petroleum coke, coal tar pitch, anthracite coal, a me nā mea ʻē aʻe) mai kahi kūlana maʻamau ʻole a haʻahaʻa paha i loko o kahi ʻano crystalline papa e like me ka graphite kūlohelohe. Aia ke kikowaena o kēia kaʻina hana i ka hoʻonohonoho hou ʻana o nā ʻātoma kalapona, ka mea e hāʻawi ana i ka mea me nā waiwai kino a me nā kemika kū hoʻokahi e hōʻike ana i ka graphite.

Kaʻina Hana Kikoʻī a me ke ʻAno o ka Graphitization

Nā Pae Hana Wela

1. ʻĀpana Mahana Haʻahaʻa (<1000°C)
   • Hoʻoheheʻe mālie nā ʻāpana lele (e laʻa, ka makū, nā hydrocarbons māmā), a hoʻomaka ke ʻano e ʻuʻuku iki. Eia nō naʻe, noho mau nā ʻātoma kalapona i ka haunaele a i ʻole i hoʻonohonoho ʻia ma kahi pōkole.
2. ʻĀpana Mahana Waena (1000–2000°C)
   • Hoʻomaka ka hoʻonohonoho hou ʻana o nā ʻātoma kalapona ma o ka neʻe wela, e hana ana i nā ʻano pūnaewele hexagonal i hoʻonohonoho ʻia ma kahi kūloko (e like me ke ʻano o ka graphite ma loko o ka mokulele). Eia nō naʻe, ke noho nei ka hoʻonohonoho ʻana o ka interlayer i ka haunaele.
3. ʻĀpana Mahana Kiʻekiʻe (>2000°C)
   • Ma lalo o ka hoʻolōʻihi ʻana i ka mahana kiʻekiʻe, hoʻohālikelike mālie nā papa kalapona kekahi i kekahi, e hana ana i kahi ʻano crystalline i hoʻonohonoho ʻia ʻekolu-dimensional (ʻano graphitized). Hoʻonāwaliwali nā mana interlayer (nā pilina van der Waals), ʻoiai e piʻi ana ka ikaika o ka pilina covalent in-plane.

Nā Hoʻololi Kūkulu Koʻikoʻi

• Ka Hoʻonohonoho Hou ʻana o ka ʻĀtoma Kalapona: Hoʻololi mai kahi ʻano "turbostatic" amorphous i kahi ʻano "layered" i hoʻonohonoho ʻia, me nā ʻātoma kalapona i loko o ka mokulele e hana ana i nā pilina covalent hybridized sp² a me ka hoʻopaʻa ʻana ma waena o nā papa ma o nā mana van der Waals.
• Hoʻopau ʻana i nā kīnā: Hoʻemi nā mahana kiʻekiʻe i nā kīnā crystalline (e like me nā hakahaka, nā dislocations), hoʻonui i ka crystallinity a me ke kūpaʻa o ke kūkulu ʻana.

Nā Pahuhopu Koʻikoʻi o ka Graphitization

1. Hoʻonui ʻia ka Conductivity Uila
   • Hoʻokumu nā ʻātoma kalapona i kauoha ʻia i kahi pūnaewele alakaʻi, e hiki ai ke neʻe manuahi i loko o nā papa a hoʻemi nui i ka resistivity (e laʻa, hōʻike ka graphitized petroleum coke i ka resistivity ma mua o 10 mau manawa haʻahaʻa ma mua o nā mea i hoʻopaʻa ʻole ʻia).
   • Nā noi: Nā electrodes pila, nā pulumu kalapona, nā ʻāpana ʻoihana uila e koi ana i ka conductivity kiʻekiʻe.
2. Hoʻomaikaʻi ʻia ke kūpaʻa wela
   • Kūʻē nā ʻano i hoʻonohonoho ʻia i ka oxidation a i ʻole ka palaho ʻana i nā mahana kiʻekiʻe, e hoʻonui ana i ke kūpaʻa wela (e like me, kū nā mea graphitized i >3000°C i nā lewa inert).
   • Nā Hoʻohana: Nā mea kūpaʻa ʻole, nā ipu hoʻoheheʻe wela kiʻekiʻe, nā ʻōnaehana pale wela o ka mokulele.
3. Nā Waiwai Mekanika i Hoʻomaikaʻi ʻia
   • ʻOiai hiki i ka graphitization ke hōʻemi i ka ikaika holoʻokoʻa (e like me ka emi ʻana o ka ikaika compressive), hoʻolauna ka ʻano papa i ka anisotropy, e mālama ana i ka ikaika kiʻekiʻe i loko o ka mokulele a me ka hōʻemi ʻana i ka brittleness.
   • Nā noi: Nā electrodes graphite, nā poloka cathode nui e koi ana i ke kūpaʻa haʻalulu wela a me ke kūpaʻa ʻaʻahu.
4. Hoʻonui ʻia ke kūpaʻa kemika
   • Hoʻemi ka crystallinity kiʻekiʻe i nā wahi hana o ka ʻili, e hoʻohaʻahaʻa ana i nā helu hopena me ka oxygen, nā waikawa, a i ʻole nā ​​​​kumu, a hoʻoikaika i ke kūpaʻa ʻana i ka corrosion.
   • Nā noi: Nā ipu kemika, nā uhi electrolyzer i nā wahi ʻino.

Nā Kumu e Hoʻopilikia ai i ka Graphitization

1. Nā Waiwai Mea Maka
   • ʻOi aku ka maʻalahi o ka hoʻonui ʻia ʻana o ke kalapona paʻa ma muli o ka nui o ke kalapona (e laʻa, ʻoi aku ka maʻalahi o ka hoʻonui ʻia ʻana o ka petroleum coke ma mua o ka pitch tar coal).
   • ʻO nā mea haumia (e like me ka sulfur, nitrogen) ke keakea nei i ka hoʻonohonoho hou ʻana o nā ʻātoma a koi ʻia ka mālama mua ʻana (e like me ka desulfurization).
2. Nā Kūlana Lapaʻau Wela
   • Mahana: Hoʻonui nā mahana kiʻekiʻe i ke kekelē graphitization akā hoʻonui i nā kumukūʻai lako a me ka hoʻohana ʻana i ka ikehu.
   • Manawa: Hoʻomaikaʻi ka manawa paʻa lōʻihi i ka pono o ke kūkulu ʻana, akā ʻo ka lōʻihi loa e hiki ai ke hoʻopōʻino i ka palaoa a me ka hōʻino ʻana o ka hana.
   • Lewa: ʻO nā wahi inert (e laʻa, argon) a i ʻole nā ​​​​mea hoʻomaʻemaʻe e pale aku i ka oxidation a paipai i nā hopena graphitization.
3. Nā mea hoʻohui
   • Hoʻohaʻahaʻa nā mea hoʻoulu (e laʻa, boron, silicon) i nā mahana graphitization a hoʻomaikaʻi i ka pono (e laʻa, hoʻemi ka doping boron i nā mahana i koi ʻia e ~500°C).

Hoʻohālikelike ʻana o nā mea Graphitized vs. Non-Graphitized

Nā Hihia Hoʻohana Kūpono

1. Nā ʻElekoda Graphite
   • Hoʻoheheʻe ʻia ka coke petroleum a i ʻole ke kalapona lanahu e hana i nā electrodes ikaika kiʻekiʻe a me ka conductivity no ka hana kila umu arc uila, e mau ana ma mua o 3000°C a me nā au ikaika.
2. Nā Anode Pākahi Lithium-Ion
   • Hana ka graphite kūlohelohe a synthetic paha (graphitized) ma ke ʻano he mea anode, e hoʻohana ana i kona ʻano papa no ka intercalation/deintercalation lithium-ion wikiwiki, e hoʻomaikaʻi ana i ka pono o ka hoʻouka ʻana/hoʻokuʻu ʻana.
3. Carburizer Hana kila
   • ʻO ka coke petroleum graphitized, me kona ʻano porous a me ka nui o ke kalapona, e hoʻonui koke i ka nui o ke kalapona i loko o ka hao heheʻe me ka hoʻemi ʻana i ka hoʻolauna ʻana o ka haumia sulfur.