热处理温度对锂离子电池用中间相炭微球结构及性能的影响

中间相炭微球作为一种重要的锂离子电池的负极材料,其结构直接关系到锂离子电池的充放电性能。以沥青为原料在惰性环境下,进行热缩聚反应,制备出中间相炭微球。采用XRD手段分别对炭化样品的和石墨化样品（热处理温度不同的炭微球）进行结构分析,又通过恒电流仪对他们的充放电性能进行了测试和结果比较。探讨了热处理温度对中间相炭微球结构及其性能的影响。     

添加石墨对中间相炭微球制备的影响

以煤焦油沥青为原料，天然鳞片石墨为添加剂，采用聚合法制备中间相炭微球。研究了天然鳞片石墨添加量对中间相炭微球形成及生长的影响，发现在相同热处理条件下，添加石墨有使微球直径减小、分布均匀的趋势。添加一定量的石墨使中问相炭微球的收率增加。     

中间相炭微球制备高密高强炭/石墨材料的研究现状

为了对中间相炭微球制备高密高强炭／石墨材料的研究现状有所了解，并且对实验和实际生产起到指导作用，本文通过参阅大量中外文献，讨论了不同原料及制备方法制得的中间相炭微球、炭微球的球径、预氧化温度及时间、成型压力及时间、热处理温度及升温速率、保温时间对炭／石墨制品的力学性能及微观结构的影响。并对中间相炭微球制备高密高强炭／石墨材料中存在的问题和研究方向提出了自己的见解。     

中间相炭微球作为锂离子电池负极材料的研究现状

中间相炭微球（MCMB）由于具有独特的类石墨的片层结构,是一种极具发展潜力的锂离子电池负极材料,它除了具有一般炭负极材料的优点外,由于其球形层状结构还使其具有密度高、易脱嵌锂、边界损失小等特,董。本文主要论述了锂离子电池负极材料中间相炭微球的制备、热处理和改性等方面的研究现状及存在的问题;在当今锂离子电池高容量低成本的发展要求下,预期低温热处理的中间相炭微球将是今后的研究重点。     

碳酸丙烯酯含量对中间相炭微球负极材料电化学性能的影响

碳酸丙烯酯(PC)溶剂具有极低的熔点和较高的介电常数,因此作为锂离子电池电解液溶剂,可以有效提高锂离子电池的低温性能。但由于PC易与锂离子在石墨负极表面发生共嵌入而破坏石墨结构,从而导致电池性能急剧变差。以结构稳定的中间相炭微球为负极,利用循环伏安、充放电循环测试和交流阻抗测试方法,研究了不同PC溶剂含量电解液对中间相炭微球电化学性能的影响。结果表明,中间相炭微球结构稳定,当PC含量增加到40%时仍未发生共嵌入现象。同时,随着PC含量的增加,中间相炭微球的循环性能逐步衰减。而PC含量为10%时,中间相炭微球具有最佳的循环性能,其与在不含PC溶剂的电解液中的循环性能相比,没有明显变化,循环100次后的放电比容量为207.1 m A·h/g,容量保持率为57.5%。     

锂离子二次电池炭负极材料

综述了锂离子二次电池用炭负极材料:石墨、各种体系炭纤维、石墨化中间相炭微球、焦炭、热解炭的结构与电性能等特点,并通过比较选择出最适宜的炭负极材料。     

添加剂对中间相炭微球结构的影响

以石油渣油为原料，分别添加2％的Nl10炭黑和2％的二茂铁制备中间相炭微球，考察了这两种添加剂对中间相炭微球结构的影响。实验结果表明，与添加炭黑制备的中间相炭微球相比，添加二茂铁制备的中间相炭微球结构规整，内部含有α-Fe粒子，在热处理过程中，α-Fe粒子对微球结构的石墨化转变具有催化作用。     

成核剂对中间相炭微球性能的影响

以煤液化沥青为原料,炭黑、石油焦、石墨和针状焦为成核剂,在410℃恒温5h条件下,采用热聚合法制备中间相炭微球,并研究四种成核剂在相同热处理条件下得到的中间相炭微球,作为锂离子电池负极材料的性能.结果表明:以炭黑和石墨为成核剂可以制备得到粒度分布均匀、表面形貌较好的中间相炭微球.由电性能测试结果可知,首次可逆容量和首次效率分别为353.9mAh/g与92.9%和346.5mAh/g与92.6%.对比商品化中间相炭微球指标,发现以炭黑和石墨为成核剂制备得到的中间相炭微球,其性能与国内同类产品的性能相近.     

芳烃共炭化对煤基中间相炭微球生成的影响

为研究芳烃共炭化对制备炭微球的影响,以中温沥青为原料,采用热缩聚法制备中间相炭微球,添加富芳烃组分蒽油,利用红外光谱表征原料结构,对生成的中间相炭微球进行元素分析、偏光分析以及粒度分析等,研究了不同蒽油添加量对中间相炭微球收率、C/H原子比、粒径等方面的影响。结果表明,最佳工艺操作条件为缩聚温度440℃,反应时间8 h。蒽油的存在可有效降低反应体系黏度,促进小球的长大和融并,适量添加蒽油可有效提高炭微球收率,使其粒度范围更加集中;而过量添加蒽油会降低原生喹啉不溶物的密度,不利于缩聚反应。蒽油添加量为5%时较合适,此时中间相炭微球收率为52.59%,C/H原子比为1.91,D10和D90分别为5.795和41.202μm。     

锂在负极材料中的扩散行为对其大倍率充放电性能的影响

采用恒电位阶跃的方法,对锂在锂离子电池负极材料中的扩散系数进行测量,对天然石墨和中间相炭微球两种负极材料进行了大倍率充放电性能测试。结果表明,锂在两种负极材料中的扩散系数是不同的,锂在天然石墨中的扩散系数较小,只有1.90×10-11cm2/s,而锂中间相炭微球中的扩散系数较大,达4.25×10-9cm2/s,扩散系数大,电极的大电流充放电性能好,天然石墨在5 C放电下放电平台升高到0.3 V,放电容量急剧减小,而中间相炭微球在5 C放电下仍能保持0.2 V左右的放电平台,放电容量保持在234 mA.h/g。     

改性膨胀石墨对甲醛的吸附性能研究

对含甲醛的废气处理一般采用吸附法，本文以天然鳞片石墨、浓硫酸、浓硝酸、双氧水、重铬酸钾为原料，采用改进的二次氧化法制备膨胀石墨，并对所制得的膨胀石墨进行表面改性。运用改性后的膨胀石墨对甲醛进行静态和动态吸附实验，实验结果表明，改性后的膨胀石墨对甲醛气体的吸附能力有大幅度提高。研究了改性前后膨胀石墨孔结构的变化及其对饱和吸附量的影响，并对改性机理进行了初步探讨。     

氧化剂对柔性石墨材料力学性能的影响研究

采用液相氧化法制备可膨胀石墨，在10MPa下压制柔性石墨试样并测定其抗拉强度和抗压强度，考察了氧化剂的氧化性和氧化程度对柔性石墨力学性能的影响，探讨了柔性石墨的微观结构和内部孔结构与其力学性能的关系。结果表明：柔性石墨材料的抗拉强度和抗压强度随氧化剂氧化性的提高而增大，氧化程度过高和过低都不利于获得高力学性能的柔性石墨材料。通过工艺优化可得到抗拉强度为4．02MPa、抗压强度为52．3MPa的高性能柔性石墨。膨胀石墨的微观结构和内部孔结构对柔性石墨的力学性能有较大的影响，膨胀率较高的膨胀石墨孔隙细长、孔径较大、开孔数量较多，在压制过程中孔隙内的气体容易排除，所得柔性石墨的气孔数目少，体积小，因而具有较高的力学性能。     

石墨碎在电极生产中的作用

通过石墨碎、大庆石油焦、锦州石油焦的对比试验,分析了石墨碎的性能,并通过生产试验,分析了石墨电极生产中加入石墨碎对生产及产品的影响。石墨碎具有真密度高、体积密度大,电阻率、CTE偏低,振实密度、颗粒强度大等优点。在石墨电极生产中加入一定的石墨碎可以提高产品的体积密度、强度,降低电阻率等。     

两种不同石墨电极上溴离子电氧化的研究

通过测定溴离子在两种不同石墨电极上的循环伏安曲线及电流效率,探索了溴离子在石墨电极上氧化的电解条件,比较了两种石墨电极对溴离子电氧化的影响。研究发现,由于电极材料的不同和析氧反应的存在,两种电极材料对溴离子氧化的催化作用有一定差别。溴离子在石墨电极上氧化的电流效率一般在80％以上,最高可达88.5％。     

石墨-水泥基复合材料的制备与性能

为提高水泥基材料的抗电磁干扰性能,制备了石墨-水泥基复合材料,测试了材料的电阻率、电磁屏蔽效能和力学性能.结果表明:对石墨-水泥基复合材料,在一定范围内,随掺入的石墨质量分数(下同)的增加,材料电阻率呈下降趋势.石墨掺入量为5%～10%时复合材料电阻率下降非常明显,超过15%以后,电阻率变化已不太明显;随着石墨掺量的增加,复合材料的电磁屏蔽效能也逐渐增大,石墨掺入量为15%时达到最大值,而抗折强度及抗压强度则随着石墨掺入量的增加有所下降.     

微晶石墨作为阳极材料对二次锂离子电池电化学性能的影响

利用Li－C实验电池,得到了微晶石墨（无定形石墨）作阳极材料时,其成分、粒度对锂离子电池电化学性能的影响。结果表明,微晶石墨在0．7V左右的不可逆容量与石墨颗粒的粒度和纯度无关;随着杂质含量的减少,可逆容量略有增加,但不可逆插入容量明显减少;杂质的成分与含量对微晶石墨的循环性能的影响不大;其可逆容量与不可逆插入容量都随着石墨粒度减小而增大;颗粒大小对其循环性能的影响不大。     

添加剂硼酸对柔性石墨性能的影响

初步探讨了制造柔性石墨材料过程中加入添加剂硼酸的方法，并就硼酸的加入量对其膨胀倍数、抗氧化性、电阻率、抗拉强度等的影响进行了比较和分析。实验表明，添加剂硼酸使柔性石墨材料在抗氧化性方面具有明显的优越性，抗拉强度有所增加，而对其它性能的影响不大。     

用激光法测定石墨微粉粒度分布特性时单宁酸所起的分散作用

以水为分散介质,用激光法测定了球形天然石墨炭包覆(C-NG)试样和人造石墨(AG)试样的粒度分布特性.实验结果表明:由于石墨表面的疏水性,其颗粒在水中会聚集成团,因此不可能准确地测定试样的粒度分布特性.在水中添加具有复极性分子结构的单宁酸后,由于其非极性端定向吸附于石墨颗粒表面,极性端面向水,与水分子结合形成水分子层,从而阻挡了石墨颗粒的团聚,起到了分散(隔离)作用;单宁酸的添加量必须适当,过量时将使石墨颗粒表面的饱和单分子层叠加为双分子层,使石墨颗粒表面又逐渐转变为疏水性,从而使石墨颗粒之间再次发生团聚;测试时增加分散(搅拌)时间有利于石墨颗粒的分散,但影响甚微.     

焙烧温度对石墨密封率的影响

对高分子材料ＪＧ２在石墨浸渍中进行了研究,研究表明,高分子材料浸渍的石墨产品完全可以作为高温石墨密封材料,本文讨论了焙烧温度对石墨密封结果的影响。     

高温石墨化提纯晶质（鳞片）石墨

以晶质(鳞片)石墨为原料,采用石墨化高温提纯原理,研究不同纯度的坩埚、晶质石墨及石墨化温度等条件对提纯效果的影响。结果证明：用高温石墨化法提纯晶质石墨,可使石墨的含碳量达到99．99％以上。