电子行业用活性炭-碳材料的电学性能影响电极电阻率的各种因素

影响电极电阻率的各种因素

以石墨电极和炭质电极为例，影响电极电阻率的因素可以归纳为以下四点。

（1）原料 成品的电阻率会受到原料的导电性能的影响，沥青焦的煅烧后粉末电阻率高于石油焦，因此部分使用沥青焦的石墨电极电阻率要高于全部使用石油焦的电阻率。使用普通煅烧后（煅烧温度1200～1300℃）无烟煤生产的炭质电极的电阻率要高于使用电煅烧无烟煤（煅烧温度1500～2000℃）的同类产品。生产炭质电极、电极糊如加入部分石墨碎（或天然石墨），可明显降低成品的电阻率。

（2）成品体积密度及孔隙率对电阻率的影响 在一定范围内，成品的体积密度较低或孔隙率较大会导致电阻率升高，下面列举一个石墨电极成品体积密度与电阻率的表达关系式：这个关系式大致适用于孔隙率为17％～30％以石油焦为原料的石墨电极。

p/p1=(6.2/Db)-2.8           

式中，p1为成品体积密度为1.62g／（c·m3）时的电阻率，μΩ·m；p为被测石墨电极的电阻率，μΩ·m；Db为被测石墨电极的体积密度，g/(c·m3)。

（3）电阻率与成品的最终热处理温度有关 以石墨电极为例，焙烧半成品的电阻率与焙烧最终温度成反比例，石墨化后成品的电阻率与石墨化最终温度成反比，最终温度愈高得到的焙烧半成品或石墨化成品的电阻率愈低。下面列举的使大规格石墨电极焙烧最终温度及石墨化最终温度对电阻率测定数据：（焙烧温度指产品实际温度，并非加热火焰温度）。

焙烧温度／℃ 焙烧半成品电阻率／μΩ·m

800         44~50

900          40~45

石墨化温度／℃ 石墨化后成品电阻率／μΩ·m

2000 10~15

2250        9~12

2500        7~10

2750        5~7

3000        4~5

（4）电阻率与测试温度有关 不同的炭素材料在测试温度升高时电阻率变化的幅度也不同，即不同的炭素材料有不同的电阻温度系数。若材料的电阻率随着测试温度的升高而上升，则这类材料的电阻温度系数为正值。若材料的电阻率随着测试温度的升高而下降，则这类材料的电阻温度系数为负值。石墨材料的电阻温度系数与一般材料不同，在某一温度范围内，其电阻温度系数为正值，而在另一温度范围内则为负值。如当测试温度在500K以下时，某种焦炭基石墨的电阻率随测试温度升高而急剧下降，从500～1000K这一区间电阻率变化很小，1000K以上随着测试温度的提高，其电阻率又呈上升趋势。4种石墨材料在1000℃时的电阻率以及在特定的测试温度范围内的电阻温度系数如表8-11所示，根据表8-11中的电阻温度系数可以计算材料在测试温度范围内某一温度点的电阻率。

p1=p1+a(1-1000)

式中，p为材料在温度为1时的电阻率，μn·mipi为材料在温度为

1000℃时的电阻率，μuΩ·m；a为在表8-11中的电阻温度系数。

表8-11 各类石墨制品的电阻温度系数

石墨材料种类	在1000℃时的电阻率／μΩ·m	电阻温度系数／C-1	测试温度范 50
高密度石區	6.4±0.9	0.002	1000~20

 

石墨材料种类	在1000℃时的电阻率／μΩ·m	电阻温度系数／C-1	测试温度范围／C
粗颗粒结构石墨	9.2±1.4	0.002	1000~2500
细颗粒结构石墨	12.9±26	0.0024	1000~2500
普通功率石墨电极	7.5±0.7	0.0009	1000-2300

由于石墨制品的电阻率呈现各向异性，并且与成型方法有关。因此，可以通过石墨制品的电阻率的各向异性来判断其成型方法。以石墨电极为例，判断方法如下：

电阻率（p）在一个方向低而在其他两个方向高p2＞py＝p2，为挤压成型生产。x轴为挤压成型的加压方向。

电阻率（p）在两个方向低而在一个方向高px＝py＜p2，为模压成型生产，这时z为模压成型的加压方向。振动成型生产的石墨电极的径向电阻率与轴向电阻率差别不大。