高溫石墨化爐
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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

2021-08-28 16:46:44

高溫石墨化爐熱處理過的針狀焦作為一種新型炭材料,因其易于石墨化、 電導率高、價格低廉、灰分低等優異特性,逐漸成 為一種優質的鋰離子電池負極材料wu,且已占據日本近60%的市場.近期,國內在針狀焦的生產技 術上取得了較大突破,實現了規模生產,但其用作鋰離子電池負極材料的研究較少.

一般軟炭(如瀝青焦、石油焦等)經過2500? 3000℃的高溫石墨化爐熱處理后,會轉化為石墨結構,但該過程極其復雜,既涉及石墨微晶在徑/軸向的有序排 列、晶界的消失、晶體界面處C-C六圓環的形成、 晶體的生長,還涉及石墨層邊界處不飽和碳原子的催化反應、碳原子或氣體分子的熱震動、石墨微晶的各向異性特性、石墨層層間的范德華力等微觀熱 力學或動力學行為.目前,熱處理溫度與材料石墨微晶參數之間的內在關系巳得到系統研究,而石墨化機理的基礎研究較少.本工作以煤系針狀焦為原 料,在分析熱處理溫度對針狀焦微結構的影響規律 的基礎上,深入研究了針狀焦的石墨化機理及其用 作鋰離子電池負極材料的電極性能和儲鋰機制.

石墨化爐在針狀焦材料發展中有不可缺少的作用

將煤系針狀焦機械粉碎后,用。45岬篩網進行篩分,置入炭化爐,先以5°C/min的升溫速率分別升溫至700P、 1000°C, 1500°C,并標記為NC700、NC1000、NC1500; 格樣品置于高溫石墨化爐,先以15-C/min的升溫速 率升至1500℃,再以7°C/min的升溫速率升至 2250℃、2800℃并恒溫30tnin,降至室溫后得到石 墨化樣品,相應標記為NC2250、NC2800.在1500- 2250℃的高溫石墨化爐石墨化過程中,體系獲得更大的能量,在 表面能以及大兀健的作用下,石墨微晶沿軸向發生 平行排列;同時,體系中碳原子的熱震動頻率增大, 平行于平面網格方向的振幅增大,使得晶體平面上 的位錯線和晶界逐漸減少,并放出潛熱.

隨著高溫石墨化爐石墨化溫度的繼續升高,碳的蒸發率以指數式上升,這 時體系中充滿各種碳原子或氣體分子,且石墨微晶 在徑向的間距接近分子水平;在石墨層邊緣碳的自 催化以及界面能的推動力作用下,各種游離的碳原 子與相鄰石墨微晶的邊緣碳發生反應,形成C-C六 圓環;在范德華力作用下,石墨層的“褶皺”消失,并 趨向平面結構,*終形成三維有序的石墨化針狀焦.針狀焦經過2800℃的高溫石墨化爐的熱處理后,*終逐步轉化成三維有序的石墨結構.


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