Je budoucnost grafitu černá?

Grafit je klíčová surovina pro baterie. Odhaduje se, že do roku 2040 jeho potřeba vzroste 20krát až 25krát vůči potřebě v roce 2020.

Grafit je vedle své poněkud populárnější alotropické modifikace, tedy diamantu, a dalších méně známých minerálních fází (například fulerenů) jednou z přírodních forem uhlíku. Avšak zatímco v diamantech a fulerenech jsou atomy uhlíku uspořádány prostorově, krystalová struktura grafitu je tvořena atomy vázanými v jediné vrstvě, většinou v hexagonální krystalové soustavě, velmi zřídka v soustavě klencové. Krystaly grafitu vznikají skládáním jednotlivých vrstev na sebe. Důležité je, že vazba atomů v této vrstvě je velmi pevná, ale jednotlivé vrstvy spojují pouze slabé van der Waalsovy síly. Díky tomu mohou tyto vrstvy po sobě snadno klouzat (což dává grafitu výjimečné mazací vlastnosti), a navíc volné elektrony mezi vrstvami výrazně zvyšují elektrickou i tepelnou vodivost grafitu. Kromě toho má grafit řadu dalších speciálních vlastností, například vysokou odolnost vůči teplu či oxidaci.

Uvolněné grafitové krystaly (vločky) separované flotací, upraveno z grafitové suroviny ložiska Lazec‑Křenov, velikost vloček 100– 150 μm. Snímek z rastrovacího elektronového mikroskopu Michal Poňavič

Kromě použití pro klasické tužky tak čistý grafit stále zůstává základní surovinou například pro výrobu mnoha žáruvzdorných materiálů. Díky svým mazacím vlastnostem upravuje brzdný účinek třecích ploch brzdového obložení a zásadně přispívá k většímu brzdnému komfortu i k omezení hluku. U třecích obložení hraje důležitou roli také výjimečná tepelná vodivost grafitu. Mezi další možná průmyslová odvětví, která využívají grafit, patří například technologie práškové metalurgie nebo samočinného mazání. Avšak nejznámější moderní využití grafitu je v lithium-iontových bateriích, jejichž anoda je vyrobena z uhlíku. A navzdory svému názvu je při výrobě těchto baterií použito ve skutečnosti vyšší množství grafitu nežli samotného lithia.