石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)在(zai)(zai)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)焦材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)發(fa)(fa)展(zhan)中有(you)不可缺少(shao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong) 石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)過(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)焦作為(wei)一種(zhong)新(xin)型炭材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao),因其(qi)易于石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)、電導率(lv)(lv)高(gao)(gao)、價(jia)格(ge)低廉、灰分(fen)(fen)低等優異特性(xing)(xing),逐(zhu)漸成(cheng)為(wei)一種(zhong)優質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋰(li)離(li)子(zi)電池負極(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)wu,且(qie)已占據日本近60%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)市場(chang).近期(qi),國內(nei)在(zai)(zai)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)焦的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)技(ji)術上取(qu)得了較大(da)突(tu)破,實現了規模生(sheng)產(chan),但其(qi)用(yong)(yong)作鋰(li)離(li)子(zi)電池負極(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)較少(shao). 一般軟炭(如瀝青焦、石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)油焦等)經(jing)過(guo)2500?3000℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)后,會轉化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)為(wei)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)結(jie)構(gou)(gou),但該過(guo)程極(ji)(ji)其(qi)復雜,既(ji)涉(she)及(ji)(ji)(ji)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)微(wei)(wei)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)在(zai)(zai)徑(jing)/軸向的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)有(you)序(xu)(xu)排列(lie)、晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)消(xiao)失、晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)界面處(chu)(chu)C-C六圓環的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)、晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)長,還涉(she)及(ji)(ji)(ji)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)層邊界處(chu)(chu)不飽和碳(tan)原子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)反應(ying)、碳(tan)原子(zi)或氣體(ti)(ti)分(fen)(fen)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)震動(dong)、石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)微(wei)(wei)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)各(ge)向異性(xing)(xing)特性(xing)(xing)、石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)層層間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)范德華(hua)力等微(wei)(wei)觀(guan)熱(re)(re)(re)力學或動(dong)力學行(xing)為(wei).目前,熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)溫(wen)(wen)度(du)與材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)微(wei)(wei)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)參(can)數之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)在(zai)(zai)關系(xi)巳(si)得到系(xi)統研(yan)(yan)究(jiu),而石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)機理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎(chu)研(yan)(yan)究(jiu)較少(shao).本工作以煤系(xi)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)焦為(wei)原料(liao)(liao)(liao),在(zai)(zai)分(fen)(fen)析熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)溫(wen)(wen)度(du)對(dui)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)焦微(wei)(wei)結(jie)構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響規律的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎(chu)上,深入研(yan)(yan)究(jiu)了針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)焦的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)機理(li)及(ji)(ji)(ji)其(qi)用(yong)(yong)作鋰(li)離(li)子(zi)電池負極(ji)(ji)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電極(ji)(ji)性(xing)(xing)能和儲鋰(li)機制(zhi). 將煤系(xi)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)焦機械粉碎后,用(yong)(yong)。45岬篩網進行(xing)篩分(fen)(fen),置入炭化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu),先以5°C/min的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)溫(wen)(wen)速(su)率(lv)(lv)分(fen)(fen)別升(sheng)(sheng)溫(wen)(wen)至(zhi)700P、1000°C,1500°C,并標(biao)記為(wei)NC700、NC1000、NC1500;格(ge)樣品置于高(gao)(gao)溫(wen)(wen)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu),先以15-C/min的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)溫(wen)(wen)速(su)率(lv)(lv)升(sheng)(sheng)至(zhi)1500℃,再以7°C/min的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)溫(wen)(wen)速(su)率(lv)(lv)升(sheng)(sheng)至(zhi)2250℃、2800℃并恒溫(wen)(wen)30tnin,降至(zhi)室溫(wen)(wen)后得到石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)樣品,相(xiang)應(ying)標(biao)記為(wei)NC2250、NC2800。 在(zai)(zai)1500-2250℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)程中,體(ti)(ti)系(xi)獲得更大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能量,在(zai)(zai)表面能以及(ji)(ji)(ji)大(da)兀健的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)下,石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)微(wei)(wei)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)沿(yan)軸向發(fa)(fa)生(sheng)平(ping)行(xing)排列(lie);同時(shi),體(ti)(ti)系(xi)中碳(tan)原子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)震動(dong)頻率(lv)(lv)增大(da),平(ping)行(xing)于平(ping)面網格(ge)方向的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)振幅增大(da),使(shi)得晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)體(ti)(ti)平(ping)面上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)位錯線和晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)界逐(zhu)漸減少(shao),并放出潛熱(re)(re)(re)。 隨著石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)繼續升(sheng)(sheng)高(gao)(gao),碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)蒸發(fa)(fa)率(lv)(lv)以指數式上升(sheng)(sheng),這時(shi)體(ti)(ti)系(xi)中充滿(man)各(ge)種(zhong)碳(tan)原子(zi)或氣體(ti)(ti)分(fen)(fen)子(zi),且(qie)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)微(wei)(wei)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)在(zai)(zai)徑(jing)向的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)間距接近分(fen)(fen)子(zi)水平(ping);在(zai)(zai)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)層邊緣碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)自催化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)以及(ji)(ji)(ji)界面能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)推動(dong)力作用(yong)(yong)下,各(ge)種(zhong)游離(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)原子(zi)與相(xiang)鄰(lin)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)微(wei)(wei)晶(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)邊緣碳(tan)發(fa)(fa)生(sheng)反應(ying),形(xing)成(cheng)C-C六圓環;在(zai)(zai)范德華(hua)力作用(yong)(yong)下,石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“褶皺”消(xiao)失,并趨向平(ping)面結(jie)構(gou)(gou),終形(xing)成(cheng)三維有(you)序(xu)(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)焦。針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)焦經(jing)過(guo)2800℃的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)后,終逐(zhu)步轉化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)三維有(you)序(xu)(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)石(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)結(jie)構(gou)(gou)。