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石墨化爐在針狀焦材料發展中有不可缺少的作用
發布時間：2021-09-19   瀏覽：3357次

　　石墨化爐在(zai)針(zhen)狀焦材料發展中有(you)不可(ke)缺少(shao)的作用

　　石墨化爐熱處理(li)過的(de)(de)針(zhen)狀焦(jiao)作(zuo)為一種新(xin)型炭材料(liao)(liao)，因其易于石墨化(hua)、電導率高、價(jia)格低(di)廉(lian)、灰(hui)分低(di)等(deng)優異特性，逐(zhu)漸成為一種優質的(de)(de)鋰(li)離子電池(chi)負(fu)(fu)極材料(liao)(liao)wu,且已占據日(ri)本近60%的(de)(de)市場.近期，國(guo)內在針(zhen)狀焦(jiao)的(de)(de)生產技術上取得了較大突破，實現了規模生產，但其用作(zuo)鋰(li)離子電池(chi)負(fu)(fu)極材料(liao)(liao)的(de)(de)研究較少(shao).

石墨煅燒爐

　　一般軟(ruan)炭(如瀝青焦、石油焦等)經(jing)過2500?3000℃的(de)(de)石墨(mo)(mo)(mo)化爐熱(re)處理后，會轉化為石墨(mo)(mo)(mo)結構，但該(gai)過程(cheng)極其復雜，既涉及石墨(mo)(mo)(mo)微(wei)晶(jing)在徑(jing)/軸向的(de)(de)有序排(pai)列、晶(jing)界(jie)(jie)的(de)(de)消失(shi)、晶(jing)體(ti)界(jie)(jie)面處C-C六圓環的(de)(de)形成、晶(jing)體(ti)的(de)(de)生長，還涉及石墨(mo)(mo)(mo)層邊界(jie)(jie)處不飽和(he)碳原(yuan)(yuan)子的(de)(de)催化反應、碳原(yuan)(yuan)子或氣體(ti)分(fen)子的(de)(de)熱(re)震動、石墨(mo)(mo)(mo)微(wei)晶(jing)的(de)(de)各向異性(xing)特性(xing)、石墨(mo)(mo)(mo)層層間的(de)(de)范德華力等微(wei)觀熱(re)力學或動力學行為.目(mu)前，熱(re)處理溫度與材料石墨(mo)(mo)(mo)微(wei)晶(jing)參數之(zhi)間的(de)(de)內(nei)在關系(xi)巳得到系(xi)統(tong)研(yan)究(jiu)，而(er)石墨(mo)(mo)(mo)化機(ji)理的(de)(de)基(ji)礎研(yan)究(jiu)較少(shao).本工作以煤系(xi)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)焦為原(yuan)(yuan)料，在分(fen)析熱(re)處理溫度對(dui)針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)焦微(wei)結構的(de)(de)影響規律的(de)(de)基(ji)礎上，深入研(yan)究(jiu)了針(zhen)狀(zhuang)(zhuang)焦的(de)(de)石墨(mo)(mo)(mo)化機(ji)理及其用(yong)作鋰(li)(li)離子電池負(fu)極材料的(de)(de)電極性(xing)能和(he)儲鋰(li)(li)機(ji)制.

　　將煤(mei)系針狀焦機械粉碎(sui)后，用。45岬篩網進(jin)行(xing)篩分(fen)，置入(ru)炭化(hua)爐，先(xian)以(yi)(yi)5°C/min的升(sheng)(sheng)溫(wen)速(su)(su)率(lv)分(fen)別升(sheng)(sheng)溫(wen)至(zhi)700P、1000°C,1500°C,并標(biao)(biao)記(ji)為NC700、NC1000、NC1500;格樣品置于(yu)高溫(wen)石墨化(hua)爐，先(xian)以(yi)(yi)15-C/min的升(sheng)(sheng)溫(wen)速(su)(su)率(lv)升(sheng)(sheng)至(zhi)1500℃,再以(yi)(yi)7°C/min的升(sheng)(sheng)溫(wen)速(su)(su)率(lv)升(sheng)(sheng)至(zhi)2250℃、2800℃并恒溫(wen)30tnin,降(jiang)至(zhi)室溫(wen)后得(de)到石墨化(hua)樣品，相應標(biao)(biao)記(ji)為NC2250、NC2800。

　　在1500-2250℃的(de)(de)高溫石(shi)墨化爐石(shi)墨化過程中(zhong)，體系獲得更大(da)的(de)(de)能量，在表面(mian)能以及(ji)大(da)兀健(jian)的(de)(de)作用(yong)下，石(shi)墨微晶沿軸向發生平行(xing)排(pai)列；同時，體系中(zhong)碳原子的(de)(de)熱(re)震動頻率(lv)增(zeng)(zeng)大(da),平行(xing)于(yu)平面(mian)網格(ge)方向的(de)(de)振幅(fu)增(zeng)(zeng)大(da)，使得晶體平面(mian)上(shang)的(de)(de)位錯線(xian)和(he)晶界逐漸減少，并放出(chu)潛熱(re)。

　　隨(sui)著石墨(mo)(mo)(mo)化爐石墨(mo)(mo)(mo)化溫度(du)的(de)(de)(de)繼續升(sheng)高，碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)蒸發率以指(zhi)數(shu)式上(shang)升(sheng)，這(zhe)時體系中充滿各種碳(tan)(tan)原(yuan)子(zi)或氣體分子(zi)，且石墨(mo)(mo)(mo)微晶在(zai)(zai)徑(jing)向(xiang)的(de)(de)(de)間距接近分子(zi)水平；在(zai)(zai)石墨(mo)(mo)(mo)層邊緣(yuan)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)自催化以及界(jie)面(mian)能的(de)(de)(de)推動力(li)作用(yong)下，各種游離(li)的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)原(yuan)子(zi)與相鄰石墨(mo)(mo)(mo)微晶的(de)(de)(de)邊緣(yuan)碳(tan)(tan)發生反應，形成C-C六圓環；在(zai)(zai)范德華力(li)作用(yong)下，石墨(mo)(mo)(mo)層的(de)(de)(de)“褶皺(zhou)”消(xiao)失，并趨向(xiang)平面(mian)結(jie)構，終形成三(san)維有序的(de)(de)(de)石墨(mo)(mo)(mo)化針狀(zhuang)焦(jiao)。針狀(zhuang)焦(jiao)經過2800℃的(de)(de)(de)高溫熱處理后，終逐步轉化成三(san)維有序的(de)(de)(de)石墨(mo)(mo)(mo)結(jie)構。


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