磷酸改性天然石墨负极材料的设计、制备及性能研究

利用石墨层间化合物技术处理天然石墨,使磷酸进入到石墨层表面,并在石墨表面包覆一层有机胺中间体,然后在惰性气氛下进行高温处理。研究发现,所得材料在保持石墨原始结构不被破坏的情况下,增大了石墨的层间距,为锂离子的嵌入和脱出拓宽了通道,也为材料在充放电过程中预留了膨胀体积。将这种材料用于锂离子电池负极材料、电化学性能测试表明或改性材料中可具有更小的不可逆容量和更高的充放电效率,并且在大电流充放电情况下,倍率性能得到了提升。     

磷酸和有机胺对天然石墨负极材料的改性研究

天然石墨经过浓H_3PO_4插层处理、有机胺热解碳包覆后形成具有"核-壳"结构的碳包覆插层石墨负极材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、拉曼光谱仪和恒流充放电仪对改性天然石墨的晶体结构、表面形貌和电化学性能进行了分析和表征。结果表明:改性后的天然石墨晶面间距增大,表面成功地包覆了一层无定型碳;其首次充电比容量为366.42 m A·h/g,在1 C倍率下循环20周后容量保持率为87.13%,而在同样条件下,天然石墨的容量保持率仅为78.13%。该改性方法有效地改善了天然石墨的倍率性能和循环性能。     

碳包覆石墨作为锂离子电池负极材料的研究

将天然石墨(NG)用浓HNO3氧化处理后,在其表面包覆柠檬酸,在惰性气体气氛下700℃处理18h,制得了包覆改性石墨.采用XRD及电化学测试等手段对材料进行了结构表征和性能测试.考察了不同包覆比例对材料充放电性能的影响.XRD结果表明包覆改性对石墨的结构并没有明显的影响.充放电测试表明,与天然石墨相比,包覆改性石墨具有更好的电化学性能,其中又以石墨与柠檬酸质量比为2∶1时性能最好,其首次放电容量为345.1 mA h g1,经20次循环后容量仍保持在305 mA h g1以上,容量衰减率仅为11.01%.     

锂在锂离子电池石墨电极中电化学嵌脱层的可逆性

对石墨化热处理温度与其充放电性能的关系以及锂在石墨负极中不能可逆嵌脱的原因进行了研究。在不同的最高热处理温度（tmax为2000，2250，2750，3000℃）下对石油焦和针状焦进行石墨化处理，采用X射线衍射、Raman光谱法研究了试样的晶体学参数，采用恒电流法、原位XRD法研究了锂在上述材料中进行嵌脱层时的容量和可逆性。研究结果表明：为了获得最佳电化学性能的负材料，必须针对不同的原材料采取合适的热处理工艺；为了避免放电过程中石墨微晶层离，石墨化程度不能太高，碳层平面之间必须有一定数量的sp^3键相联。     

均相沉淀法制备Zn Fe2 O4负极材料及其储锂性能

采用均相沉淀法制备了ZnFe2 O4前驱体,探索了烧结温度对ZnFe2 O4结构和电化学性能的影响。用X射线衍射（XRD）和场发射扫描电子显微镜（FESEM）表征了材料的微观结构和形貌;采用循环伏安（CV）、电化学交流阻抗谱（EIS）和充放电测试了ZnFe2 O4作为锂离子电池负极材料的储锂性能。结果表明：随着烧结温度的升高,样品粒径增大;当烧结温度达到900℃时可以得到纯相尖晶石型ZnFe2 O4,其中在900℃下烧结的ZnFe2 O4样品具有最高的嵌锂活性、最好的电化学反应可逆性、最低的电化学反应阻抗和优良的倍率性能。     

均相沉淀法制备ZnFe_2O_4负极材料及其储锂性能

采用均相沉淀法制备了Zn Fe2O4前驱体,探索了烧结温度对Zn Fe2O4结构和电化学性能的影响。用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)表征了材料的微观结构和形貌;采用循环伏安(CV)、电化学交流阻抗谱(EIS)和充放电测试了Zn Fe2O4作为锂离子电池负极材料的储锂性能。结果表明:随着烧结温度的升高,样品粒径增大;当烧结温度达到900℃时可以得到纯相尖晶石型Zn Fe2O4,其中在900℃下烧结的Zn Fe2O4样品具有最高的嵌锂活性、最好的电化学反应可逆性、最低的电化学反应阻抗和优良的倍率性能。     

电极材料与添加乙腈的LiBOB的兼容性研究

采用循环伏安(CV)、电化学阻抗(EIS)和恒流充放电测试的方法研究了双乙二酸硼酸锂(LiBOB)电解液体系在常温下与正负极材料的兼容性及正极材料的倍率性能,并考察了乙腈(ACN)对LiBOB电解液体系电化学性能的影响.结果表明:正极材料LiFePO4在LiBOB电解液体系中,表现出良好的电化学性能,添加乙腈能够改善其充放电循环稳定性.负极材料SCMG(shape controlled micro-graphite)在LiBOB电解液体系中能够形成稳定有效的固体电解质界面(SEI)膜,且首次循环的可逆比容量略有提高,但乙腈的加入使循环的稳定性变差.     

锂离子电池硅/石墨复合负极材料的制备及性能研究

锂离子电池发展的重要目标之一是高容量的负极材料,而硅材料以其高达4 200 mAh/g的理论比容量成为研究热点;但是硅负极材料有较大的体积效应,从而造成其电化学循环性能的快速下降,限制了其在生产中的应用.本研究以纳米硅与石墨不同比例的掺杂,通过高能球磨与退火处理,表明当硅与石墨比例为2：1时,首次放电比容量可达2 136.4 mAh/g,同时首次的充放电效率为85.5%; 经过35次循环之后,其可逆容量的保持率85.3%,具有良好的电化学性能.硅/石墨复合材料良好的电化学性能,使其在锂离子电池负极材料的生产及应用中具有重要研究价值.     

全沉积型铅酸液流电池用石墨毡电极性能研究

以石墨毡为电极材料,以甲基磺酸和甲基磺酸铅溶液为电解液,组成新型的全沉积型铅酸液流电池体系.研究了石墨毡正负电极上的循环伏安特征和电极表面改性处理、电解液浓度、添加剂等对电极循环伏安特性的影响规律.结果表明:实验测得石墨毡正极上氧化峰电位为1.39 V(vs.SCE),与理论值非常接近,负极还原峰电位与理论值间的过电位仅为0.17 V;在强酸与热处理表面改性方法中,热处理方法对提高石墨毡负极电化学活性效果最好;当电解液中的铅离子和氢离子浓度均为0.01 mol/L时,具有最佳循环伏安特性.     

高性能煤基石墨负极材料的制备及其储锂特性研究

高性能、低成本的石墨负极材料是近年来锂离子电池研究领域的热点问题.以资源丰富的济源无烟煤为原料,采用预先炭化-高温石墨化处理制备煤基石墨,利用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和低温N_2吸附等手段表征煤基石墨的微观结构,并采用恒流充放电和循环伏安等探究煤基石墨用作锂离子电池负极材料的储锂特性.结果表明:无烟煤经预先炭化-高温(2 200～2 800℃)石墨化处理可制备出富含大量高度有序石墨微晶片层和纳米孔道的煤基石墨.石墨化温度是影响煤基石墨微晶片层和纳米孔道等微观结构特征的重要因素.当石墨化温度为2 800℃时,煤基石墨SG-2800具有较为完整的石墨微晶片层和较高的石墨化度(94.19%),其比表面积可达5.72 m~2/g,且富含孔径为3.8～24.0 nm的纳米孔道.该煤基石墨用作锂离子电池负极材料时具有优异的储锂特性,在0.1 C(1 C=372 mA/g)倍率下的可逆容量高达369.7 mAh/g,5 C倍率下仍可维持在110.9 mAh/g,经110次循环后,其可逆容量保持率可达94.3%,显示出良好的倍率特性和优异的循环稳定性,是一种比较理想的锂离子电池负极材料.煤基石墨优异的储锂特性归因于其高度有序的石墨微晶片层和丰富的纳米孔道.     

STUDY ON THE OXIDIZABILITY-RESISTANCE OF FLEXIBLE GRAPHITE BY USING ADDITIVE

Abstract: The oxidizability-resistance of graphite products havebeen studied with the addition of H_3PO_4 and H_3BO_3. A available way hasbeen found to increase the oxidizability-resistance of graphite products.The oxidizability-resistance of graphite products rises remarkably aftertreating with 1% H_3PO_4 and 3% H_3BO_3. Meanwhile, the relative princi-ple has been proposed also.     

高性能复合石墨材料的研究

高性能复合石墨材料由石墨与合成树脂在一定温度和压力下模压复合而成。本文研究了各种石墨的配比、石墨的粒度、树脂的选用及复合工艺对复合材料物理、力学性能的影响,并对复合石墨材料断口进行了电镜分析。     

过二硫酸铵氧化制备柔性石墨

以过二硫酸按为主氧化剂，三氯化铁为插入剂，可制得膨胀比容积为２４５ｍＬ·ｇ－１有工业利用价值的柔性石墨．该法不产生有害的ＮＯｘ气体，环境污染小．     

碳当量对球墨铸铁石墨漂浮的影响

采用金相现察法研究了碳当量w_（ＣＥ）对球墨铸铁石墨漂浮程度及漂浮区内石墨形态的影响规律．结果表明：w_（ＣＥ）高是引起石墨漂浮的主要原因，石墨漂浮的出现有一个临界w_（ＣＥ）值，但这个临界值不是固定的，它还与铸件厚度和浇注温度有关；w_（ＣＥ）增加石墨漂浮带深度增大；w_（ＣＥ）增加漂浮区内石墨变坏的程度加剧，严重时出现爆炸石墨；w_（ＣＥ）对石墨漂浮的影响对壁厚的敏感性较大，铸件壁厚越大，随w_（ＣＥ）值增加石墨漂浮增加的幅度越大．     

Multiple structure graphite stabilized stearic acid as composite phase change materials for thermal energy storage

This paper used 3 types of graphite with different physical structures as the porous matrix to prepare composite phase change materials (PCMs), and investigated their photo-thermal conversion performance and application in battery thermal management. Multiple structure graphite minerals, including microcrystalline graphite (MG), scale graphite (SG), and expanded graphite (EG) were used as porous matrix, while stearic acid (SA) acts as the phase change material. The vacuum impregnation method was applied to prepare SA/MG, SA/SG, SA/EG, and SA/MG1, and SA/EG1was/were prepared by the ethyl alcohol method. Results show that the thermal conductivities of all composite phase change materials were 10.82 to 22.06 times higher than that of the pure SA. Thermogravimetric (TG) analysis showed that the loadages of SA were 43.61%, 18.74%, and 92.66% for SA/MG, SA/SG, and SA/EG respectively. The load rates of SA were 18.98% and 18.88% for SA/MG1 and SA/EG1, respectively. For the 3 types of graphite materials of different dimensions, the BET (Brunauer, Emmett, and Teller) surface area determines the maximum load of SA. The Fourier-transform infrared (FTIR) and X-ray diffraction (XRD) results indicated that there was good compatibility between the SA and the supports. The SA/EG1 has better thermophysical properties in heat energy storage and release process. The thermal infrared images show that SA/EG1 has higher sensitivity to the temperature changes. SA/EG1 has better photo-heat conversion performance than SA/SG and SA/MG1 attributed to the multilayer structure of EG. SA/EG has better thermal management performance in the Li-ion batteries discharge process.     

石墨漂浮对球铁机械性能的影响

研究了石墨漂浮对球铁机械性能的影响规律．结果表明：石墨漂浮的出现使球铁的抗拉强度降为非漂浮区的８０％;延伸率为非漂浮区的７５％;断面收缩率为非漂浮区的６０％;冲击韧性平均降低为非漂浮区的２０％;残余屈服强度略有降低,对布氏硬度影响不大．石墨漂浮对球铁机械性能的影响不取决于铸件漂浮层深度,而取决于漂浮的有无．     

铜包石墨的铜层厚度对其PTFE基复合材料摩擦学性能的影响

研究了石墨与铜包石墨填料同ＰＴＦＥ聚合物基体的结合状态以及铜层厚度对铜包石墨－ＰＴＦＥ复合材料的布氏硬度及摩擦学性能的影响。结果表明：铜包石墨处理可以显著提高填料与ＰＴＦＥ的界面结合强度;复合材料的布氏硬度随铜层厚度的增加而增大,并逐渐趋于稳定;铜包石墨－ＰＴＦＥ的摩擦系数随铜层厚度的增大而逐渐增大,当铜层厚度大于１．５μｍ时,这种变化逐渐变得缓和,而铜包石墨－ＰＴＦＥ的磨损率随铜层厚度的增加而呈     

石墨漂浮的炉前快速鉴定

采用金相观察法研究了球墨铸铁炉前快速金相球墨大小不均与石墨漂浮的关系．结果表明：当炉前快速金相中不出现球墨大小不均时，铸件上不出现石墨漂浮；当炉前快速金相中出现球墨大小不均时，铸件上是否出现石墨漂浮还与球墨大小不均程度和铸件壁厚有关．铸件中出现石墨漂浮时，炉前快速金相中一定出现球墨大小不均，且石墨漂浮越严重，中球墨大小不均程度也越严重，可以用炉前快速金相判断石墨漂浮缺陷．     

氧化石墨片层中含氧官能团的探讨

采用Hummers法合成了氧化石墨（GO）产物,并通过XRD、IR、SEM和XPS等分析方法对产物进行表征分析.结果表明石墨被氧化为氧化石墨后仍具有层状结构,层间距比石墨大,层间含有大量的含氧功能性极性基团,包括羟基、羧基、醚基,未发现文献报道的环氧基团.