EN
Синтетик vs Байгалийн графит: Чухал ялгаа
Гарал үүслийн талаарх үндсэн тодорхойлолт
Синтетик ба байгалийн графит хаанаас гаралтай вэ гэдгийг харьцуулахад эдгээр төрлүүдийн ард өөр өөрийнх нь түүхтэй байдаг. Синтетик графитийг үйлдвэрлэхдээ нефтийн кокс ашигладаг. Үндсэндээ тодорхой нүүрстөрөгчийн материалыг авч маш их халууны эмчилгээ өгснөөр гаралтын тун чанартай, нэгэн төрлийн материалыг авдаг. Байгалийн графитийн түүх бол бүр өөр хэвээр байна. Энэ зүйл нь сая жилүүдийн турш дэлхийн гүнд нүүрстөрөгчийн кристаллууд байгалаас өсөж бий болдог. Сонирхолтой нь чанар нь хаанаас олборлож байгаагаас хамааран ихээр ялгаатай байдаг. Гол ялгаа нь синтетик графит нь шууд үйлдвэрийн газраас гаралтай бол байгалийн графит нь үйлдвэрлэл эхлэхээс хамаагүй өмнөх цагт л байсан гэдэгт оршдог. Энэ ялгааг мэдэх нь электроникийн үйлдвэрлэл эсвэл баттерейн үйлдвэрлэл зэрэг олон салбарт аль төрлийг нь яг ашиглах нь илүү тохиромжтойг тодорхойлоход чухал ач холбогдолтой.
Орчин үеийн аж үйлдвэрийн үндсэн хэрэглээний тохиолдол
Графитыг ашиглаж буй арга нь цаг хугацааны дагуу ихээр өөрчлөгдсөн бөгөөд төрөл бүрийн графит тодорхой төрлийн ажлуудад илүү сайн ажилладаг. Синтетик графит нь үйл ажиллагааны чанар чухал байдаг газрууд дээр онцлог шинж чанарынхаа дагуу давуу талтай байдаг. Жишээ нь цахилгаан хэрэгслийн хэсгүүд, онцгой өртөг, түүнчлэн машинд ашигладаг батерейнуудын хувьд цахилгаан дамжуулах чанар сайн, хүчтэй ачаалал дор ч цэвэр байдал нь хадгалагддаг тул илүү тохиромжтой. Нөгөө талаар, энгийн графит нь өндөр түвшний ажиллагаа шаарддаггүй хэрэглээнүүдэд, жишээ нь зөгийн харандаа эсвэл энгийн өртөг болон үйлдвэрлэх өртөг багатай байдаг тул сайн ажилладаг. Одоогийн зах зээлийн талаар судалснаар компанийнууд батерейнуудын хувьд илүү өндөр үр ашигтай стандартыг чиглүүлж буй тул синтетик графитын сонголтоор эрхэм зоригтой байгаа боловч энгийн графит нь төсөвтэй холбоотой асуудлууд нь хамгийн чухал байдаг өнгөрсөн үеийн салбаруудад ашиглагдсаар байна. Аль нэгийг нь сонгох нь үйлдвэрлэлийн тойрогт ямар ч ажлын зорилтод тохирох материалыг сонгоход чухал нөлөө үзүүлдэг.
Найрлага ба Бүтцийн Ялгаа
Нүүрстөрөгчийн Агууламж ба Хольцын Түвшин
Графит дахь нүүрстөрөгчийн агууламж нь түүний цэвэр байдал, ашиглалтын чиглэлд маш чухал нөлөө үзүүлдэг. Синтетик графитын нүүрстөрөгчийн агууламж нь ихэвчлэн 99%-аас дээш байдаг тул энэ нь зах зээл дээрх хамгийн цэвэр сонголтуудын нэг болохыг илтгэнэ. Энэхүү өндөр цэвэр байдал нь синтетик графитыг цахилгаан, дулаан маш сайн дамжуулах чадвартай болгодог. Тиймээс ийм графитийг цахилгаан хэрэгслийн деталууд, баттерейн аноуд зэрэг салбарт өргөн ашигладаг. Харин байгалийн графитын тухай бол энэ нь өөрөөр яригдана. Нийт нүүрстөрөгчийн агууламж нь 70%-оос 95%-ийн хооронд байдаг бөгөөд энэ нь байгалийн явцад олон төрлийн холимогууд үүсдэгтэй холбоотой. Энэхүү ялгаатай байдал нь байгалийн графитын ажиллагаа нэгэн зүйцэд байдаггүйг харуулж байна. Гэхдээ энэ нь графитыг хэрэггүй болгож байгаа хэрэггүй. Харин үйлдвэрлэгчид графитыг цэвэр байдал нь чухал биш байх салбарт, жишээлбэл, өндөр температурыг даах чадвартай хайлшгүй материал эсвэл зэсэг шаарддаг тос зэрэгт амжилттай ашигладаг.
Кристаллын бүтцийн харьцуулалт
Графит атомын түвшинд хэрхэн байршдаг нь синтетик болон байгалийн графитын хооронд том ялгаа бий болгодог. Синтетик графит үйлдвэрлэгчид кристаллуудын хэлбэржилтийг удирдаж чаддаг тул бид бүрэн таамаглаж болох чанартай материалыг авдаг. Иймд олон өндөр нарийвчлал шаарддаг салбарууд нь графитын синтетик хэлбэрийг ашигладаг бөгөөд жишээлбэл, огторгуйн хөлөг, реакторын хэсгүүдийн хувьд аливаа гэмтэл зөвшөөрөгдөхгүй байдаг. Байгалийн графит өөр нэг түүхийг харуулдаг. Энэ нь хөвсгөр хэсгүүд, том хэсгүүд, заримдаа бүр бүхэлдээ санамсаргүй харагдах хэлбэрээр орж ирдэг. Тийм ч бөөн холимог нь эхэндээ асуудал үүсгэх мэт боловч машин тормоз, шүргэлтгүй битүүмжлэлийн материалын шиг зүйлсийн хувьд нарийн тодорхойлолт үнэн хэрэгтээ шаардлагагүй байдаг. Гэхдээ нарийн тогтвортой байдал чухал үед инженерүүд тэдгээрийн төсөлд синтетик графитаар тодорхойлогдох нэгэн төрлийн бүтцийн шаардлагатай эсвэл олборлосон графитын байгалийн хувьсах чанарыг тэсэн зүүн байж чадах эсэхийг мэдэх хэрэгтэй байдаг.
Үйлдвэрлэлийн процессууд
Хиймэл графитийн өндөр температурт графитжих процесс
Синтетик графит үйлдвэрлэхэд ихээр халуун зэргийг нь ашигладаг бөгөөд энэ процессыг графитжүүлэх гэж нэрлэдэг. Анхны материалыг ихэвчлэн нефтийн кокс эсвэл нүүрсний дэгдийн пихт зэрэг зүйлсээс авдаг. Эдгээрийг 2500 Цельс хэмээс дээш температурт халааж графитийн давхаргуудыг зохих байдлаар үүсгэдэг. Хэрэв зөв хийгдсэн бол нүүрстөрөгчийн атомууд зөв байрлалаар эгнээд байрладаг тул цахилгаан ба дулаан сайн дамжуулах материал үүсдэг. Одоо үйлдвэрлэгчид шаардлагатай шинж чанарыг олж авахын тулд энэ процессыг олон аргаар сайжруулж байна. Зарим нь батерейн электродуудын хувьд дамжуулах чадварыг сайжруулахыг хүсэж байхад бусад нь тэдгээрийн ашиглалтын зориулалтаас хамааран өөр өөр шинж чанарыг чиглүүлдэг. Төрөл бүрийн инженерийн ашиглалтанд илүү сайн үр дүн гаргахын тулд компаниуд энэ салбарыг байнга хөгжүүлж байна.
Байгалийн графит олборлох ба цэвэрлэх процесс
Байгалийн графит нь синтетик графитаас ялгаатай нь хувьсгалаас биш, бодит уурхайгаас гардаг. Уурхайчид нээлттэй эсвэл доор бүрхэгдсэн аргаар уурхайгаас олборлодог байдаг. Ямар арга нь тухайн ордос байршдаг газар нөхцөлд тохиромжтой бол тэр аргыг сонгодог. Анхны материалыг олборлосны дараа түүнийг ашиглах боломжтой болгохын тулд нэмэлт боловсруулалт хийх шаардлагатай байдаг. Боловсруулалтын үед графитыг жижиглэх (бөмбөлөгт элсүүрт), сайн чанарын графитаа муу чанарынхаас нь салгах (флотаци), цэвэрлэх (цэвэрлэлт), маш жижиг болтол нь бутлах (микронжуулах) зэрэг үйлдлүүд хийгддэг. Гэсэн хэдий ч энэхүү үйл явц нь синтетик графит үйлдвэрлэдэг компанийн хяналттай ажиллагаатай адил зэрэг хяналтанд автдаггүй байдаг. Хяналтгүй байдал нь заримдаа чанараараа хэдийгээр хоорондоо ялгаатай бүтээгдэхүүн гарч ирдэг. Хэдий ч энэхүү тогтворгүй байдал байсан хэдий ч олон салбарууд байгалийн графитыг хямд үнэтэй бөгөөд гадаргуунуудын хооронд хөнгөн шилжин байрлаж чаддаг тул сонгодог. Санхүүгийн талаас хэмнэлттэй байдлыг харгалзаж буй үйлдвэрлэгчдэд урт хугацаанд зардлыг бууруулах боломжийг олгодог тул бүрэн төгс байдал баталгаатай байх шаардлагагүй юм.
Физик, химийн үзүүлэлт
Дулаан дамжуулах чадвар ба цахилгаан гүйлтийн үзүүлэлт
Дулаан дамжуулалтын хувьд синтетик графит нь байгалийн графитаас олон нэгжээр давамгайлах бөгөөд илүүдэл дулааныг арилгах нь маш чухал байдаг үед түүнийг ашиглах нь тохиромжтой байдаг. Үүний тулд олон үйлдвэрлэгчид өндөр гүйцэтгэлтэй электроникийг үйлдвэрлэхдээ синтетик графит ашигладаг бөгөөд тогтвортой температур шаарддаг төхөөрөмжүүдэд түүнийг ихэвчлэн хэрэглэдэг. Цахилгаан талаас нь ч сайн үр дүнгээ үзүүлдэг. Синтетик графит нь цахилгааныг маш сайн дамжуулдаг тул литийн батерей технологид болон бусад электроник хэсэгт өргөн ашиглагддаг. Синтетик графитын эдгээр сайн чанарыг юу бий болгодог вэ? Уг нь уг түүнд нэгдэл нь байгалийн графитын боломжийг давах байдлаар нүүрстөрөгчийн атомыг эгнээнд зохион байгуулах боломжийг олгодог. Энэхүү бүтцийн давуу тал нь олон төрлийн хөгжсөн технологийн салбарт илүү сайн үр дүнгийн ажиллагааг хангаж байна.
Нягт, нүхсэр, эсэргүүцэл
Хуванцар графитийн физик шинж чанарыг авч үзвэл энэ нь ердийн графитаас бага нүхтэй бөгөөд илүү нягт байдаг. Энэ нь практик ач холбогдолоор юу гэсэн үг вэ? Энэ нь урт хугацаанд ашиглахад илүү бат бөх бөгөөд ажиллагаа нь сайн байдаг гэсэн үг юм. Жишээ нь, хүнд нөхцөл байдалд урт хугацаагаар ашиглах чадвартай батерейн хэсгүүд болон цахилгаан холболтын хэрэгслүүд нь ийм шинж чанарын ачаар илүү найдвартай ажилладаг бөгөөд хурдан гэмтдэггүй байдаг. Хуванцар графит маш нягт байдаг тул дулаан, цахилгааныг маш сайн дамжуулдаг. Энэ нь температурын асуудлыг зохицуулах, хатуу нөхцөл байдалд бүтцийн бат бөх байдлыг хадгалахад тусалдаг. Үйлдвэрлэгчид энэ шинж чанарыг онцгой ач холбогдолтой гэж үздэг, учир нь тэдний бүтээгдэхүүн урт хугацаанд алдаа гаралгүйгээр ажиллаж чаддаг.
Баттерей технологийн хэрэглээ
Лити-ион анод дахь синтетик графит
Литийн ионтой батерейн анодын талаар бодоход синтетик графит нь өндөр энерги нягттай бөгөөд дахин дахин цэнэглэх цагаан даацыг тэсвэрлэх чадвартай тул энэ материал нь илүү давуу талтай юм. Энэ нь синтетик графитаар хийсэн батерейнууд хэдэн зуун эсвэл мянган цэнэглэх үйлдэл хийсний дараа ч гэсэн бодит элэгдлийн шинж бүрэн илрэхгүйг хангана гэсэн үг юм. Энэ нь цахилгаан машины эсвэл ухаалаг утас шиг багажинд урт хугацаанд тогтвортой цахилгаан хэрэгтэй байдаг. Олон судлаачдын хийсэн судалгаагаар синтетик графит агуулсан батерейнууд нь байгалийн графит агуулсан батерейнуудтай харьцуулахад ашиглалтын үзүүлэлт болон нийт амьдралын хугацаагаар илүү сайн үр дүнтэй байдаг. Түүнчлэн синтетик графит нь цахилгаан дамжуулах чанарын ачаар батерейн ажиллагааг илүү сайжруулдаг бөгөөд одоо бидний бүхэн төхөөрөмжүүддээ шаардаж буй өндөр багтаамжтай батерейнуудыг үйлдвэрлэхэд олон үйлдвэрлэгчид энэ материалыг ашигладаг шалтгаан юм.
Зардал хэмнэлтийн шийдлийн хувьд натурал графит
Батерей үйлдвэрлэгчид зардлаа бууруулахын тулд ихэвчлэн байгалийн графитыг сонгодог болсон. Энэ нь хялбар гаджетүүдийн батерейд ихэвчлэн ашиглагддаг бөгөөд жишээ нь зөөлөн гэрлийн машин, телевизийн зөөврийн мэдээллийн хэрэгсэл гэх мэт өдөр тутмын хэрэглээний бараа юм. Тодорхойлсон графит нь энерги хадгалах чадвар сайтай бөгөөд урт хугацаанд ашиглах боломжтой ч гэсэн судалгаагаар байгалийн графит олон зүйлд хангалттай сайн ажилладаг байна. Энэ материал өөртөө маш сайн шинж чанаруудыг агуулж байгаа тул тодорхой зориулалтаараа сайн ажилладаг. Үйлдвэрлэгчид цахилгаан дамжуулах чадвар, дулааны эсэргүүцэл хангалттай бөгөөд үйлдвэрлэлийн зардлыг бага байлгахыг хүсч байгаа үед байгалийн графитыг сонгодог. Мэргэжлийн шаардлагатай бүтээгдэхүүний хувьд энэ нь санхүүгийн хувьд бүрэн утгатай юм.
Орчин үеийн нөлөө ба зардлын шинжилгээ
Үйлдвэрлэлийн аргын нүүрстөрөгчийн хэмнэл
Синтезийн графит үйлдвэрлэхэд их хэмжээний энерги хэрэглэдэг тул орчин үеийн орчинд том нөлөө үлдээдэг. Энэ материалыг гарган авахын тулд үйлдвэрүүд 3000 хэм Целсийн температур хүртэл халаах цахилгааны их хэмжээг ашигладаг бөгөөд энэ нь цахилгааны их хэмжээг хэрэглэхээс гадна их хэмжээний CO2 ялгаруулдаг. Түүнчлэн, байгалийн графит олборлох нь экологийн хувьд тийм ч бага нөлөөгүй. Тийм ч их температур шаардахгүй ч байсан боловч уурхайн ажиллагаа нь газар зүйн бүтцийг устгадаг ба тасралтгүй ажилладаг том тоног төхөөрөмжүүд нь бохирдлыг нэмэгдүүлдэг. Зарим компаниуд өөрсдийн арга барил нь бусдаас илүү ногоон гэж мэдэгдэж байгаа хэдий ч мэргэжилдээд ихэнх нь аль ч сонголтыг үнэнчээр эрчимтэй гэж нэрлэхээс өмнө хийх ёстой их ажил байгаагаа хүлээн зөвшөөрдөг. Урт хугацаанд аль арга нь бага хор хөнөөлтэйгээс хамгийн их маргаантай байдаг нь тухайн салбарын мэргэжилтнүүдийн хооронд тогтоогүй л байна.
Зах зээлийн үнэ болон нийлүүлэлтийн гинж тогтол
Синтетик болон байгалийн графитын үнүүд нь хэд хэдэн гол хүчин зүйлсийн нөлөөгөөр хэлбэлзэж байдаг. Цахилгаан огны салбарууд болох батерей үйлдвэрлэл, цахилгаан хэрэгслийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд эрэлтийн ихэнхийг татдаг бол тивүүдийн хоорондох бодлогын таагүй байдал дэлхийн нийт эдийн засгийн нийлүүлэлтийг үргэлж саатуулж байна. Синтетик графит нь тусгай хэрэглээнд зориулсан дулааны тогтвортой байдал болон цахилгаан дамжуулалтын шаардлагатай тул өндөр үнтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч байгалийн графит одоо ч зарим үнийн давуу талыг хадгалж байгаа тул чанарыг их алдалгүйгээр зардлыг бууруулахыг хүсч буй үйлдвэрлэгчдэд татахуйцаар байна. Цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, томоохон хэмжээний нар, салхи цэнэглэгч төхөөрөмжүүдийн шинэ зах зээлийг бий болгосон бөгөөд энд зөвхөн синтетик графит л тохиромжтой байдаг. Эдгээр өөрчлөлтүүд нь нийлүүлэгчдийг үйлчлүүлэгчид худалдан авах чадвартай зүйл болон орчин үеийн технологийн шаардлагатай зүйлсийн хооронд тэнцвэртэй байдлаар нийлүүлэлтийн стратеги, үнийн загварыг тогтмол өөрчилж байх шаардлагатай болгодог.
НӨАТ-ын хэсэг
Синтетик болон байгалийн графитын гол ялгаа юу вэ?
Синтетик графитийг их температурын процессоор нефтийн коксыг ашиглан үйлдвэрлэдэг бол байгалийн графитийг дэлхийн доторх нүүрстөрөгчийн агууламжаас олборлодог.
Баттерейн хэрэглээнд ямар төрлийн графит илүү тохиромжтой вэ?
Синтетик графит нь лити-ион баттерейнд хэрэглэхэд илүү өндөр энерги нягт, урт дахин тогтвортой чанараараа давуу талтай байдаг бол байгалийн графитыг зардал багатай шийдэл болгон сонгодог.
Нүүрстөрөгчийн агууламж графитын ажиллагаанд яаж нөлөөлдөг вэ?
Синтетик графит нь ерөнхийдөө 99%-иас дээш нүүрстөрөгч агуулдаг тул цэвэр байдал өндөр, дамжуулах чадвар сайн байдаг тул өндөр ач холбогдолтой хэрэглээнд тохиромжтой. Байгалийн графитын нүүрстөрөгчийн агууламж нь хувьсах бөгөөд энгийн хэрэглээнд илүү тохиромжтой байдаг.
