흑연

탄소로만 구성된 안정적인 물질

흑연Graphite, 그라파이트은 탄소로만 이루어진 물질로 6개의 탄소 원자가 육각형으로 배열된 판이 층으로 쌓여있는 물질로, 매끄럽고 단단하지 않으며, 불투명하고 반짝거리는 검은색을 띈다.

특징

  • 상온에서 매우 안정적인 상태이다.
  • 층으로 쌓여 있는 판과 판 사이에는 결합력이 약해 미끄러지기 쉽다.
  • 결합에 참여하지 않는 1개 전자가 자유롭게 돌아다니기 때문에 전기가 통하여 비금속 중 유일하게 전도성이 있는 물질이다.
  • 흑연은 천연에서 얻을 수 있는 광물이지만, 인공적으로도 생산할 수 있다.

용도

  • 잘 미끄러지고 검은색을 띄는 특징 때문에 연필의 주재료로 사용된다.
  • 고온에서도 안정적인 내열성을 가지고 있기 때문에 전기제강법에 쓰이는 전극봉으로 사용된다.

리튬이온 배터리

  • 층과 층 사이에 리튬이온을 저장할 수 있어 리튬이온 배터리의 음극재로 사용된다.
  • 다만 리튬이온이 흑연의 층과 층 사이에서 충방전 될 때마다 할 때마다 흑연 구조가 미세하게 변형되어 흑연 층의 리튬이온 저장능력이 떨어지면서 수명이 줄어든다.