沥青碳包覆量对隐晶质石墨电化学性能的影响

以吉林某地高纯球形化隐晶质石墨为原料，利用石油沥青对其进行包覆-炭化改性处理，制备锂离子电池负极材料，考察了沥青碳包覆量对隐晶质石墨负极材料结构及电化学性能的影响。结果表明，沥青碳包覆层改善了隐晶质石墨的表面形貌，改性后的隐晶质石墨具有更好的循环充放电性能和倍率充放电性能。当包覆量为14%时，经30次循环充放电后试样的放电容量保持率较未改性试样提高8.88%。当包覆量为18%时，在1 C电流密度下，试样放电容量保持率较未改性试样提高69.12%。     

沥青炭包覆对球形石墨电化学性能的影响

这是一篇矿物材料领域的论文。通过沥青包覆球形晶质石墨和炭化处理制备出锂离子电池负极材料,系统探究了沥青软化点对沥青炭化包覆球形晶质石墨负极材料结构和电化学性能的影响。结果表明,沥青炭化包覆后在石墨表面形成了一层无定形炭,改善了球形晶质石墨的表面形貌,但未改变其晶体结构;高沥青软化点包覆后的复合材料具有更好的电化学性能和循环稳定性,在温度为280℃条件下,经过30次循环充放电后容量没有明显的衰减,容量保持率为85.07%,比未处理的试样提高了4.74%。     

纯化处理对天然微晶石墨电化学性能影响的研究

采用HF-HCl溶液通过液相浸渍法对天然微晶石墨进行纯化处理,对比考察了纯化处理前后天然微晶石墨组成、结构及电化学性能的变化,探讨了纯化处理后的天然微晶石墨用作锂离子电池负极材料的可行性。结果表明:天然微晶石墨是由粒径约1μm的石墨微晶构成的无规堆积体,绿泥石和云母等矿物杂质主要位于石墨微晶颗粒之间。纯化处理可显著降低天然微晶石墨中的杂质含量,使细小的石墨微晶表面裸露出来,但不会影响天然微晶石墨的晶体结构。纯化处理后天然微晶石墨的首次可逆容量由259.6mAh/g提高至332.4mAh/g、首次库伦效率由74.6%提高至79.7%,经过7次充放电循环后可逆容量和充放电效率稳定在335.0mAh/g和99%以上,经50次充放电循环可逆容量保持率为99.8%。     

太西煤的石墨化改性及其锂离子电池负极性能

采用石墨化炉对太西煤进行石墨化处理。以沥青为前躯体采用液相包覆的方法实现表面包覆并经高温（1 000 ℃）炭化处理,制备具有核壳结构的炭石墨复合材料。经过电化学表征,首次可逆比容量为330.4 mAh/g,首次库伦效率为90%,50个循环后容量仍保持在90%。通过对石墨化处理后太西煤的微观结构和包覆炭层的表征分析,认为石墨化太西煤具有类似微晶石墨的微观结构,有利于锂离子的嵌入脱出,包覆炭层减少了比表面积,减少了表面不可逆反应以及固体电解质中间相膜（SEI膜）的生成,同时在循环过程中起到缓冲作用,保证了石墨化太西煤结构的稳定。     

锂离子电池碳负极材料研究进展

综述锂离子电池碳负极材料的研究进展,主要包括中间相碳微球、天然石墨、无定形碳负极材料以及天然石墨表面改性.对天然石墨表面改性是改善锂离子电池负极材料性能的重要手段,通过改性处理,可有效降低石墨电极的不可逆容量,从而使可逆容最和库仑效率有较大程度的提高.由于表面改性天然石墨具有成本和性能方面的综合优势,是今后较长一段时间内,工业化应用的锂离子电池主要负极材料.     

二次加碳中有机碳源对LiFePO4/C性能的影响

采用高温固相合成法制备了碳包覆磷酸铁锂正极材料,使用不同有机碳源对LiFePO4进行碳包覆。通过热分析(TG-DSC)、X-射线衍射光谱法(XRD)、热场发射透射电子显微镜(HRTEM)、显微激光拉曼光谱等分析方法对其相组成、化学结构和碳结构等进行分析,并对LiFePO4/C为正极材料的电池进行了测试。结果表明:酚醛树脂、蔗糖、聚乙二醇和柠檬酸为有机碳源所制备的LiFePO4材料,都为纯相的LiFePO4;碳包覆LiFePO4材料,具有较完整的碳包覆层,且都有石墨结构的有序碳生成,能改善材料的电导率;酚醛树脂为有机碳源得到的LiFePO4/C材料性能最好,在0.1C倍率下充放电,首次放电比容量达到148.6 mAh/g,1C倍率下充放电的比容量达到125.1 mAh/g。     

不同地区天然石墨球形化制备负极材料

天然鳞片石墨是制备锂离子电池负极材料的优质原料,本试验以鸡西、内蒙古、萝北3个地区固定碳含量(质量分数)约为95%的石墨精矿为原料,依次进行球形化整形和化学提纯,制备高纯球形石墨,并对高纯球形石墨进行了电化学性能测试。结果表明,经过球形化后,3个地区球形石墨振实密度分别为0.96 g/cm³、0.94 g/cm³、0.98 g/cm³,其中萝北石墨振实密度最高,成球率为41.44%。较优混酸提纯工艺为：混酸与石墨的液固比为3 mL/g,HF体积分数为30%,反应时间为6 h,反应温度为70℃,经混酸提纯处理后,3个地区球形石墨固定碳含量分别提高至99.90%、99.88%、99.97%。电化学性能测试结果表明,3个地区石墨负极材料的首次充放电效率均大于90%,首次放电容量均高于360 mAh/g,是制备天然石墨负极材料的理想原料。     

某石墨精矿球化试验研究

天然石墨负极材料因其成本低、资源广泛并具有合适的充放电特性等特点在负极材料市场中占据重要的地位。产业中鳞片石墨需经机械球化过程卷曲成球状或类球状,降低其各向异性程度,并经提纯、包覆改性后制备负极材料。本文针对某细鳞片进行了球形化试验,并采用混酸提纯工艺制备高纯球形石墨,对其球化效率、提纯效率、初始电化学性能进行了研究。研究发现,经QCJ球化设备可制备D50=16μm、振实密度1.05g/cm_³的球形石墨,收率可达40.13%。提纯后球形石墨固定碳含量可达99.95%以上,符合《GB/T-24533-2019》Ⅱ级天然石墨类锂离子电池负极材料对于粒度、振实密度、杂质含量等理化指标的要求,为该地区石墨资源的开发及精深加工提供了重要的技术参考和基础。     

微纳米多孔Si-Ag颗粒掺杂石墨负极材料及其电性能

为解决锂离子电池石墨负极材料充放电效率低的问题,采用成本低廉的人造石墨,并掺杂微纳米多孔Si-Ag颗粒来改善石墨的导电性及提高充放电效率,利用化学刻蚀法制备了微纳米多孔Si-Ag粉体,并将70%人造石墨与30%的多孔Si-Ag粉体球磨形成夹层式复合结构。采用SEM、TEM、XRD及电池测试系统对多孔Si-Ag粉体材料进行表征和测试。结果表明:硅颗粒经高能球磨后粒径可达720nm左右;在80℃刻蚀条件下,得到的微纳米多孔Si-Ag负极材料充放电比容量为2 163.28mAh/g;掺杂多孔Si-Ag颗粒后的石墨负极首次充放电比容量为1 227.966mAh/g,比纯石墨负极材料提高了341.1%;在0.2C(1C=1 500mA/g)的电流密度下,循环100次后容量保持率为59.72%。     

双层碳包覆SiOx负极材料及其电化学性能研究

为了解决氧化亚硅负极材料导电率低及循环性能差的问题，以聚丙烯酰胺(PAM)为液相碳源进行一次碳包覆，再通过化学气相沉积以甲烷混乙炔为气相碳源进行二次包覆，制备了具有含氮碳层的双层包覆氧化亚硅负极材料(SiO_x@DC-N)。与纯气相包覆(SiO_x@GC)以及纯液相包覆(SiO_x@LC)的氧化亚硅负极材料相比，SiO_x@DC-N展现出优异的倍率性能与循环性能，在4C(1C=1 500 mA/g)的电流密度下比容量达850.1 mAh/g,以5∶95混合石墨后制成18650圆柱电池，其在电流密度1C充放电700圈循环后容量保持率仍有92.70%。     

超声-混酸法提纯微晶石墨

采用超声-混酸法对湖南郴州微晶石墨进行了提纯实验,通过XRD、SEM和激光粒度分析等测试手段对提纯前后的样品进行了物相、形貌和粒度分析。结果表明:采用优化的提纯工艺可将微晶石墨固定碳含量从81.54%提高到99.97%;超声处理不会显著影响微晶石墨的层状结构,但颗粒因机械效应和空化作用而破碎;随着超声时间的增加,微晶石墨粒度逐渐减小,颗粒表面变光滑,固定碳含量也相应增加。     

萝北云山石墨矿床风化带中石墨矿石的矿物学特征

在系统采集风化蚀变带中石墨矿石样品的基础上,对不同层位中不同风化程度石墨矿石样品进行了化学成分、矿物组成、结构构造、矿物共伴生关系、石墨结构等较为系统的研究。结果表明:矿石的主要化学组成除C外,还含有SiO₂、Al₂O₃、K₂O、Fe₂O₃、MgO、TiO₂等;脉石矿物有石英、云母（黑云母和白云母）、绿泥石、黄铁矿、绿帘石、斜黝帘石、褐铁矿等;层位越靠近地表,矿石中黏土矿物含量越高,矿物组成越复杂;石墨呈鳞片状、叶片状嵌布在脉石矿物之间,片径大小一般在0.05~1.5 mm,个别大者为3~5 mm;随着风化程度的加深,石墨化度（r）逐渐减小,石墨的结构缺陷逐渐增强,结构有序度降低。      

偶联剂处理对树脂碳刷结合性能的影响

在树脂结合碳刷的工艺中,将石墨粉或焦炭粉先用偶联剂预处理后再加入配料中,研究了偶联剂种类(KH550,KH570,NDZ-311,NDZ-131)及用量、热处理温度等对树脂石墨电刷抗压强度的影响,并对试样微观组织进行了观察.结果表明,加入的偶联剂,能使电刷的抗压强度增加,硅烷偶联剂用于水溶性酚醛树脂/沥青焦配料,能得到高抗压强度的电刷制品;并优选出了偶联剂KH570,其最佳加入值为石墨粉含量的0.5%～1.0%.     

石墨再磨介质球对比试验研究

以立式搅拌磨机作为再磨设备,分别使用钢球、微晶球、褐瓷球、鹅卵石作为介质球对石墨粗精矿进行再磨对比试验研究。在相同的磨矿细度和浮选条件下,对获得的精矿进行浮选效果、粒度组成分析、电镜微观分析等综合对比,结果表明,采用褐瓷球作为再磨介质时,磨矿-浮选指标较好,精矿细粒级含量较低,鳞片表面光滑、结构较为规则完整。     

减摩组元对树脂基闸片摩擦磨损性能的影响

研究了在树脂基摩擦材料中添加固体润滑剂石墨、二硫化钼、焦炭粉,以适当调整其摩擦系数,并改善摩擦磨损性能.结果表明:树脂基摩擦材料中添加石墨可有效降低摩擦系数,大幅度提高复合材料及其摩擦副的耐磨性.树脂基摩擦材料中的二硫化钼在摩擦过程中,发生氧化转变为MoO3,失去了层状结构,因而不能使摩擦系数降低.焦炭粉的加入,也可降低树脂基摩擦材料的摩擦系数.     

石墨晶体结构与浮选速率的关系研究

石墨晶体结构特征与其浮选速率的关系研究具有重要的意义，针对莫桑比克、湖北宜昌、吉林汪清等10个来源的石墨精矿开展了接触角测试、晶体结构特征分析及浮选速率试验。结果表明：①大鳞片石墨 和致密晶质石墨普遍具有相对较大的接触角，而细鳞片石墨和隐晶质石墨一般接触角相对较小。②各石墨精矿中石墨晶体轴长a0范围为0.246 51~0.248 27 nm，c0范围为0.671 29~0.675 68 nm，晶胞体积V范围为 0.035 33~0.035 99 nm3，石墨化度范围为68.78%~94.57%；大鳞片石墨晶胞体积更小，晶体结构更完整，石墨化度更高，细鳞片石墨及隐晶质石墨晶体结构边缘接入了较多含氧官能团，晶体缺陷更多，石墨化度更低 ；石墨晶体中3R多型含量与其石墨化度成负相关。③石墨精矿浮选速率符合经典一级动力学模型；石墨化度与浮选速率成正相关，石墨化度越高的石墨，其浮选速率越快，精矿固定碳含量越高；大鳞片石墨一般具有 较高的石墨化度，其浮选速率较细鳞片石墨及隐晶质石墨快，因此其精矿固定碳含量较高。     

四川旺苍石墨矿工艺矿物学研究

对四川旺苍石墨矿进行了工艺矿物学研究,查明了矿区内矿石的化学成分、矿物组成、主要矿物的嵌布特征,并对石墨的晶体结构特征进行了测定。结果表明,矿石中石墨主要呈脉状或细脉状与石英、云母相间分布,部分呈自形或半自形散布在脉石矿物中,不同层位石墨粒度大小区别较大。固定碳含量为23.73%~47.41%。酸法纯化后样品的Raman光谱分析显示,石墨的I_D/I_G比值为0.02~0.07,说明各样品中不含非石墨结构的碳类物质,且石墨晶体结构缺陷较少、三维晶体结构发育完善。判定该矿区石墨为晶质鳞片状石墨,且不含隐晶质石墨。      

氧化铝粉体及混杂纤维改性树脂基复合材料的摩擦磨损性能

通过在液态酚醛树脂溶液中引入不同粒径的CuO-TiO2低温烧结氧化铝陶瓷粉体、陶瓷-芳纶-金属混杂纤维以及硅烷偶联剂,探讨了陶瓷粉体、混杂纤维以及偶联剂等对树脂基复合材料摩擦因数与磨损率的影响规律。结果发现,粗大氧化铝陶瓷颗粒的引入,有助于提高树脂基复合材料的摩擦因数并降低其磨损率;将Ti/Cu摩尔比为4.0的低温烧结氧化铝粉体引入到酚醛树脂中,可获得摩擦因数0.54、磨损率0.22×10-7cm3/N·m的良好摩擦性能;适量硅烷偶联剂的添加能有效提高摩擦因数并降低磨损率,过量的陶瓷粉体与混杂纤维虽然可以提高摩擦因数,但因造成树脂相对含量的减少而使得复合材料的整体结合力变小,从而恶化了复合材料的耐磨损性能。     

酸化辅助Hummers法制备高性能石墨烯

以天然鳞片石墨为原料, 采用Hummers法制备氧化石墨, 制得的氧化石墨经超声波振荡得到氧化石墨烯, 在还原剂水合肼作用下加热回流制得石墨烯纳米材料。采用X射线衍射仪与拉曼光谱对天然石墨、氧化石墨和石墨烯进行表征, 透射电子显微镜观察石墨烯样品形貌, 并使用三电极体系进行循环伏安法测试, 分析石墨烯材料的电化学性能, 结果表明, 石墨烯为褶皱状薄层结构, 衍射峰宽化且强度较弱, 完整度介于石墨和氧化石墨之间, 堆垛取向为无序的石墨结构。石墨烯的双电层电流远大于XC-72导电炭黑的双电层电流, 相对于XC-72, 石墨烯具有更高的电化学活性面积。     

石墨对碳毡/水泥复合材料摩擦性能的影响

以水泥为黏结剂,碳(纤维)毡为增强材料,石墨为摩擦性能调节剂,用浸渍法制备了碳毡/水泥复合材料。在AG-10k N万能试验机上测试了复合材料的抗弯和抗压性能;按照GB 5763-2008,使用MMUD-10B型摩擦试验机在100 N载荷下测试复合材料在不同石墨掺量下的摩擦因数和磨损量,研究了三维针刺碳毡/水泥复合材料的摩擦性能,并结合其磨损面和摩擦碎屑形貌研究了摩擦磨损机理。结果表明:随着石墨掺量的增加,摩擦因数不断减小,磨损率先减小后增大,抗弯强度和抗压强度均出现逐渐降低的趋势;当石墨掺量为12%时,摩擦因数为0.37,并有最低磨损率为4.4×10~(-7) cm~3/(N·m)。