石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)在(zai)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)材(cai)(cai)料(liao)(liao)發(fa)(fa)展(zhan)中(zhong)有不可(ke)缺(que)少的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong) 石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)(li)過(guo)(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)作(zuo)為(wei)(wei)一(yi)(yi)種新型炭材(cai)(cai)料(liao)(liao),因其(qi)易于石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)、電(dian)導率(lv)高(gao)(gao)、價格低廉、灰(hui)分低等優(you)(you)異特性,逐漸成(cheng)為(wei)(wei)一(yi)(yi)種優(you)(you)質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋰離子(zi)(zi)電(dian)池負極(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)wu,且已占據日本近(jin)(jin)60%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)市場(chang).近(jin)(jin)期,國內(nei)在(zai)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產技術(shu)上(shang)取得(de)(de)(de)(de)了(le)(le)較(jiao)(jiao)大突破,實現了(le)(le)規模生(sheng)產,但(dan)其(qi)用(yong)作(zuo)鋰離子(zi)(zi)電(dian)池負極(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)較(jiao)(jiao)少. 一(yi)(yi)般軟(ruan)炭(如瀝青焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)、石(shi)(shi)(shi)(shi)油焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)等)經過(guo)(guo)2500?3000℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)(li)后(hou),會(hui)轉化(hua)(hua)(hua)(hua)為(wei)(wei)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)結(jie)構(gou)(gou),但(dan)該過(guo)(guo)程極(ji)(ji)其(qi)復雜,既涉及(ji)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)微(wei)(wei)晶(jing)(jing)(jing)在(zai)徑(jing)(jing)/軸向(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有序排(pai)列、晶(jing)(jing)(jing)界(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)消失、晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)界(jie)面處(chu)C-C六圓(yuan)環的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)、晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)長(chang),還涉及(ji)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)層(ceng)邊界(jie)處(chu)不飽和碳原(yuan)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)應(ying)、碳原(yuan)子(zi)(zi)或氣體(ti)(ti)分子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)震動(dong)、石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)微(wei)(wei)晶(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)各向(xiang)異性特性、石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)層(ceng)層(ceng)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)范德(de)華力(li)(li)等微(wei)(wei)觀熱(re)力(li)(li)學(xue)或動(dong)力(li)(li)學(xue)行(xing)(xing)為(wei)(wei).目前,熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)(li)溫(wen)(wen)(wen)度與(yu)材(cai)(cai)料(liao)(liao)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)微(wei)(wei)晶(jing)(jing)(jing)參數之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)在(zai)關系(xi)巳得(de)(de)(de)(de)到系(xi)統研究(jiu),而(er)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)機(ji)(ji)理(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎研究(jiu)較(jiao)(jiao)少.本工作(zuo)以煤系(xi)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)為(wei)(wei)原(yuan)料(liao)(liao),在(zai)分析熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)(li)溫(wen)(wen)(wen)度對針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)微(wei)(wei)結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響規律的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎上(shang),深入研究(jiu)了(le)(le)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)機(ji)(ji)理(li)(li)(li)(li)及(ji)其(qi)用(yong)作(zuo)鋰離子(zi)(zi)電(dian)池負極(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)極(ji)(ji)性能(neng)(neng)和儲鋰機(ji)(ji)制. 將煤系(xi)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)機(ji)(ji)械粉碎后(hou),用(yong)。45岬篩網進行(xing)(xing)篩分,置(zhi)入炭化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu),先以5°C/min的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)(sheng)溫(wen)(wen)(wen)速率(lv)分別升(sheng)(sheng)(sheng)溫(wen)(wen)(wen)至700P、1000°C,1500°C,并(bing)標(biao)記為(wei)(wei)NC700、NC1000、NC1500;格樣品(pin)(pin)置(zhi)于高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu),先以15-C/min的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)(sheng)溫(wen)(wen)(wen)速率(lv)升(sheng)(sheng)(sheng)至1500℃,再以7°C/min的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)(sheng)溫(wen)(wen)(wen)速率(lv)升(sheng)(sheng)(sheng)至2250℃、2800℃并(bing)恒溫(wen)(wen)(wen)30tnin,降至室溫(wen)(wen)(wen)后(hou)得(de)(de)(de)(de)到石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)樣品(pin)(pin),相應(ying)標(biao)記為(wei)(wei)NC2250、NC2800。 在(zai)1500-2250℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)(guo)程中(zhong),體(ti)(ti)系(xi)獲得(de)(de)(de)(de)更大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量,在(zai)表面能(neng)(neng)以及(ji)大兀健的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)下,石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)微(wei)(wei)晶(jing)(jing)(jing)沿軸向(xiang)發(fa)(fa)生(sheng)平行(xing)(xing)排(pai)列;同時(shi),體(ti)(ti)系(xi)中(zhong)碳原(yuan)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)震動(dong)頻(pin)率(lv)增大,平行(xing)(xing)于平面網格方向(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)振幅增大,使得(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)平面上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)位錯線和晶(jing)(jing)(jing)界(jie)逐漸減少,并(bing)放出潛熱(re)。 隨著石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)繼續(xu)升(sheng)(sheng)(sheng)高(gao)(gao),碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)蒸發(fa)(fa)率(lv)以指數式上(shang)升(sheng)(sheng)(sheng),這時(shi)體(ti)(ti)系(xi)中(zhong)充(chong)滿各種碳原(yuan)子(zi)(zi)或氣體(ti)(ti)分子(zi)(zi),且石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)微(wei)(wei)晶(jing)(jing)(jing)在(zai)徑(jing)(jing)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)間距(ju)接近(jin)(jin)分子(zi)(zi)水(shui)平;在(zai)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)層(ceng)邊緣碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)催化(hua)(hua)(hua)(hua)以及(ji)界(jie)面能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)推動(dong)力(li)(li)作(zuo)用(yong)下,各種游(you)離的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳原(yuan)子(zi)(zi)與(yu)相鄰(lin)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)微(wei)(wei)晶(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)邊緣碳發(fa)(fa)生(sheng)反(fan)應(ying),形成(cheng)C-C六圓(yuan)環;在(zai)范德(de)華力(li)(li)作(zuo)用(yong)下,石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“褶(zhe)皺”消失,并(bing)趨(qu)向(xiang)平面結(jie)構(gou)(gou),終形成(cheng)三維(wei)有序的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)焦(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)經過(guo)(guo)2800℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)(wen)熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)(li)后(hou),終逐步轉化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)三維(wei)有序的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)結(jie)構(gou)(gou)。