人造石墨的化学结构主要由碳原子组成,其晶体结构可以呈现为多种形式,包括块状、纤维状或粉末状。与天然石墨相似,人造石墨也是由碳元素构成的,但其形成过程、结构和性质可能与天然石墨有所不同。
天然石墨的晶体结构是由碳原子排列成层状的晶体结构,每个碳原子都以sp2杂化轨道形成的σ键和Pz轨道形成的离域π键相结合,形成牢固的六角形网格状平面。碳-碳原子间距为1.42Å,碳原子间具有极强的键能(345KJ/mol),而碳原子平面之间则以较弱的范德华力结合(键能为16.7KJ/mol),层面间距为3.354Å。
人造石墨的晶体结构则可以是多晶形式,其石墨化程度取决于原材料及热处理温度。一般来说,热处理温度越高,其石墨化程度也就越高。工业生产的人造石墨,其石墨化程度通常低于90%。
在锂电池制造中,人造石墨负极材料因其层状结构、有序性、低结晶度和大层间距的结构特点,有利于离子快速脱嵌,具备高容量、高倍率、低温性能好等电化学性能优点。
综上所述,人造石墨的化学结构主要由碳原子通过sp2杂化轨道形成的六角形网格状平面构成,其晶体结构可以是多晶形式,且可以通过热处理来控制其石墨化程度。这种结构使得人造石墨在许多应用中比天然石墨更有优势,尤其是在需要高导电性和导热性的场合。