하드카본과 스프트카본

탄소는 흑연화가 잘 되는지에 따라 이흑연화성 탄소(soft carbon)와 난흑연화성 탄소(hard carbon)로 구분된다.

 

하드 카본

난흑연화성 탄소(hard carbon)는 탄화 과정 중에 흑연층의 적층이 잘 형성되지 않고 서로 엉켜 무질서하게 배열된다. 결정의 방향이 일정하지 않아서 길게 한 방향으로 적층되기 어렵다는 특징 때문이다. 따라서 결정 크기가 매우 작고, 2,500 ℃ 이상의 고온에서 열처리 하여도 흑연 구조로 배열되지 않는다.

난흑연화성 탄소는 야자껍질, 대나무, 셀룰로오즈, 톱밥, 목재 폐기물과 같은 바이오매스 등에서 생산되며, 석탄과 석유 등을 코킹한 등방코크스로부터 얻기도 하며, 페놀수지 등의 열경화성 수지를 탄화해서 얻기도 한다.

하드 카본은 커패시터, 활성탄, 리튬이온 배터리의 음극재의 원료로 사용되기도 한다.

하드 카본(야금용 코크스)

 

소프트 카본 

흑연화가 잘되는 이흑연화성 탄소(soft carbon)는 탄소층 평면이 서로 평행하게 배열되어 있어 고온에서의 흑연화가 잘 된다. 이흑연화성 탄소를 2,500 ℃ 이상의 고온에서 열처리하면 고르게 탄소층이 적층해서 흑연이 된다. 소프트 카본은  하드카본보다 이방성(anisotropic)을 띠고 있으며, 이름에서도 쉽게 알 수 있듯이, 하드카본보다 강도가 약한 편이다. 

이흑연화성 탄소의 예로는 침상코크스가 있으며, 전극봉이나 음극소재로 활용된다. 

1,000 ℃ 이하에서 열처리 한 저온 열처리 소프트카본은 탄소의 이론적인 용량인 372mAh/g 보다 높은 약 6~700mAh/g의 용량을 나타내기도 한다. 

 

소프트 카본(침상 코크스)