整形和表面改性对人造石墨负极材料性能

天然石墨与人造石墨负极材料辨别方法剖析 锂离子电池发展20年来,理论与学术界均未对锂离子电池用碳(石墨类)负极材 料:天然石墨和人造石墨负极材料的辨别方法进行深入剖析,并明确科学的辨别 与判定方法，因此行业出现了天然石墨和人造石墨负极材料边界不清，鱼龙混杂 的现象，给材料的合理、有效使用造成了极大影响。 天然石墨负极材料系采用天然鳞片晶质石墨，经过粉碎、球化、分级、纯化、表 面等工序处理制得，其高结晶度是天然形成的。而人造石墨负极材料是将易石墨 化碳如石油焦、针状焦、沥青焦等在一定温度下煅烧，再经粉碎、分级、高温石 墨化制得，其高结晶度是通过高温石墨化形成的。正是由于两者在原料和制备工 艺上存在本质的差别，使其在微观形貌、晶体结构、电化学性能、加工性能上存 在明显差异。为了统一标准、科学辨别、正确判定天然与人造石墨负极材料，现 将经过多年探索、反复验证、切实可行的科学

采用人造石墨作为碳源,硼作为添加剂,nimnco合金作为触媒,在金刚石稳定区域内(5.4gpa,1550k)利用温度梯度法考察了析出的亚稳态再结晶石墨的形态变化情况。结果发现,高温高压下析出的亚稳态再结晶石墨的形态跟所用人造石墨碳源有明显不同,人造石墨主要以杂乱无规则的鳞片状形式存在,而析出的亚稳态再结晶石墨形态较为规则,而且随着添加剂硼的加入,形态发生明显变化。当体系中没有硼存在时,亚稳态再结晶石墨大部分具有规则的六角形状,而且呈现明显的片层状生长模式,晶体垂直立于触媒之中,{0001}面与腔体内的轴向温度梯度方向平行生长;当体系中有硼存在时,亚稳态再结晶石墨形态发生明显变化,呈半球或者圆片状,以螺旋式生长为主,{0001}面与腔体内的轴向温度梯度方向垂直。

一个来自美国、加拿大、法国和捷克的国际科学家团队在一项新研究中已经确定人造石墨烯所需的主要标准，为在实验中合成这种材料提供了指南。该研究成果发表在最近的《新物理学杂志》上。

随着精密铸造技术的不断发展，目前我国对于精密制壳的要求也是愈来愈高，传统的水玻璃型壳虽然制作成本较低，但是该类型壳的强度得不到保证，同时由于水玻璃人造型壳大多还使用手工生产技术，因而制壳质量不均匀，这些都限制了水玻璃型壳的发展。近年来随着新材料技术的不断发展，将新型材料运用到水玻璃制壳过程中可以有效缓解此类问题，人造石墨砂便是其中之一，其在水玻璃制壳中的应用也取得了一定的成果。

为探究人造石墨包覆修饰处理对锂离子电池负极固相扩散系数的影响,弄清锂离子在包覆改性石墨中的传输扩散过程,采用交流阻抗测试技术对包覆修饰前后人造石墨中锂离子的扩散系数进行测试。结果表明,锂离子在人造石墨材料中的传输过程由锂离子从电解液穿过膜层和在材料中的嵌入两步组成,嵌锂过程由固相扩散控制,改性前后样品的扩散系数数量级在10-12之内,包覆修饰可对样品的固相扩散系数略有提高。

随着精密铸造技术的不断发展,目前我国对于精密制壳的要求也是愈来愈高,传统的水玻璃型壳虽然制作成本较低,但是该类型壳的强度得不到保证,同时由于水玻璃人造型壳大多还使用手工生产技术,因而制壳质量不均匀,这些都限制了水玻璃型壳的发展。近年来随着新材料技术的不断发展,将新型材料运用到水玻璃制壳过程中可以有效缓解此类问题,人造石墨砂便是其中之一,其在水玻璃制壳中的应用也取得了一定的成果。

第42卷第17期 2014年9月 广州化工 guangzhouchemicalindustry vol.42no.17 sep.2014 改性天然鳞片石墨锂离子电池负极材料的研究 吴其修 1，2 ，李佳坤 1，2 ，刘明东 1，2 ，陈平 1，2 ，赵娟 3 (1湛江市聚鑫新能源有限公司，广东湛江524024;2广东东岛新能源有限公司， 广东湛江524024;3广东海洋大学，广东湛江524088) 摘要：对粒径为12μm的天然鳞片石墨进行表面碳包覆改性，并对包覆前后样品的微观结构和电化学性能进行了研究。 结果表明：包覆改性提高了天然石墨的振实密度、表面形貌和电化学性能，在0.1c、0.2c、0.5c、1c、2c、5c和10c倍率 下，对应的可逆容量分别为368.6mah

第42卷第17期 2014年9月 广州化工 guangzhouchemicalindustry vol.42no.17 sep.2014 改性天然鳞片石墨锂离子电池负极材料的研究 吴其修 1，2 ，李佳坤 1，2 ，刘明东 1，2 ，陈平 1，2 ，赵娟 3 (1湛江市聚鑫新能源有限公司，广东湛江524024;2广东东岛新能源有限公司， 广东湛江524024;3广东海洋大学，广东湛江524088) 摘要：对粒径为12μm的天然鳞片石墨进行表面碳包覆改性，并对包覆前后样品的微观结构和电化学性能进行了研究。 结果表明：包覆改性提高了天然石墨的振实密度、表面形貌和电化学性能，在0.1c、0.2c、0.5c、1c、2c、5c和10c倍率 下，对应的可逆容量分别为368.6mah

第26卷第2期高分子材料科学与工程vol.26,no.2 2010年2月polymermaterialsscienceandengineeringfeb.2010 木粉表面改性对聚氯乙烯木粉复合材料性能的影响 苏琳,邹嘉佳,游峰,邓俊杰,陈光顺,郭少云 (高分子材料工程国家重点实验室,四川大学高分子研究所,四川成都610065) 摘要:选用不同偶联剂对木粉(wf)进行表面改性。对聚氯乙烯木粉(pvcwf)复合材料力学性能测试结果表明,异氰 酸酯偶联剂更适合对wf的表面改性。wf经异氰酸酯偶联剂处理后疏水性得到明显改善。随wf填充量增加,pvc wf复合材料冲击强度和线性热膨胀系数下降,吸水率和维卡软化温度上升,并且异氰酸酯偶联剂处理w

利用过氧化物作为引发剂,把马来酸酐接枝到聚乙烯蜡上。接枝前后聚乙烯蜡的红外光谱变化证实了接枝反应的发生。与未改性的聚乙烯蜡相比,改性后聚乙烯蜡填充木粉/hdpe复合材料的平衡扭矩和力学性能提高,其拉伸、弯曲、冲击强度分别提高71%、47%和70%,但随着改性聚乙烯蜡添加量的增加,材料的力学性能又有所下降。扫描电镜照片显示改性聚乙烯蜡填充的复合材料,木粉在基体中分散均匀,界面结合良好。

石墨作为锂离子电池的负极材料具有高的脱嵌锂容量及平坦且低的（相对于锂金属）电压特性，但也存在一些问题，如在高倍率充放电性能及与电解质的相容性方面。本工作制备并研究了环氧树脂包覆石墨制备的复合碳材料。当用这种复合碳材料作为锂离子电池的负极时，它的无序结构的焦炭壳层防止了石墨核心材料在插锂过程中的剥落现象，改进了锂离子在阳极材料中的扩散性能。这种材料与石墨相比，不仅保留了石墨具有较高的插锂容量的特性，并且大大改进了其与电解质溶液的相容性和动力学性能，当这种复合碳材料用１ｃ充放电时，仍保持有２００ｍａｈ／ｇ的容量。

16. 人造石墨和天然石墨的区别 人造石墨循环比天然石墨好，天然石墨容量高，由于循环差的原因对电解液的选 择比较重要，天然石墨比较软，但是压实过高其颗粒可能就形变了，并且吸液能 力会急剧下降 天然石墨压实密度高，克容量高，一般在350mah/g以上；加工性能好；但是在同等压实 密度条件下，循环性能要稍差，低温性能及倍率性能稍差。 人造石墨循环性能、高低温性能好，但是压实密度低，克容量不高，一般在325～350mah/g。 加工性能稍差。 （中国-南朝鲜-原苏联）我国石墨储量、原料产量及出口量均居世界首位，且晶质鳞片石墨大片 率高、杂质少。南朝鲜是世界第二大石墨生产国，大部分为土状石墨。原苏联是第三石墨生产国， 主要为晶质石墨。日本是最大的石墨进口国和消费国，美国、德国、英国的消耗量也很大。 天然石墨的价值及其纯度与粒度关系最大。纯度常用含碳量或灰分表示，

以石蜡为相变材料基液,分别添加不同体积分数的纳米石墨烯和纳米石墨烯片,通过两步法制备纳米颗粒复合相变材料,并进行了热性能参数测试和对比。搭建试验台测试复合相变材料的蓄放热过程并记录温度随时间变化曲线。结果表明,复合相变材料的相变潜热随着2种纳米颗粒的添加量增大而减小；对于导热为主导的凝固过程,复合相变材料的凝固速率相对于纯石蜡有提升作用,添加体积分数为1%的纳米石墨烯和纳米石墨烯片分别可提升8.7%和6.3%；对于融化过程,导热和对流共同作用决定融化速率是否被强化。

以聚氨酯为压电聚合物,压电相和导电相分别采用经适量偶联剂改性过的压电陶瓷粉末和石墨粉末,制备了一种柔性压电导电制振材料。实验加入定量的优选配比的压电粉末,通过改变加入石墨粉体的量,研究石墨粉体的含量对复合材料压电导电制振性能的影响。

含石墨的mgo-c耐火材料具有优异的抗渣性和抗热震性,是炼钢工业最重要的耐火材料。然而,较高的石墨或碳含量会导致mgo-c耐火材料的高温强度降低,耐火衬的热导率增加。因此,需要减少碳含量且不降低抗热震性。印度的研究人员利用膨胀石墨代替鳞片石墨,并研究了mgo-c材料的性能。试验基础配比(w)为:粗、中颗粒的高纯电熔镁砂65%,镁砂细粉28%,鳞片石墨5%,al粉1%,b4c粉1%,外加热塑性酚醛树脂4%。以质量分数分别为0.2%、0.5%、0.8%的

在硬脂酸中加入膨胀石墨，用熔融共混法制备了硬脂酸/膨胀石墨复合相变材料，对复合相变材料的微观结构、热性能、稳定性、储放热能力等进行了表征分析，探究了膨胀石墨对硬脂酸结构与性能的影响规律。结果表明：硬脂酸/膨胀石墨复合相变材料结构上是硬脂酸与膨胀石墨的物理结合，未发生化学反应生成其他物质，保持了两者的优良性能；随着膨胀石墨质量的增加，复合相变材料储放热时间减少，热效率提高，稳定性增强，同时相变温度和相变潜热降低。

含石墨的mgo—c耐火材料具有优异的抗渣性和抗热震性，是炼钢工业最重要的耐火材料。然而，较高的石墨或碳含量会导致mgo—c耐火材料的高温强度降低，耐火衬的热导率增加。因此，需要减少碳含量且不降低抗热震性。印度的研究人员利用膨胀石墨代替鳞片石墨，并研究了mgo—c材料的性能。

提出采用膨胀石墨对石墨/酚醛树脂复合板进行表面改性,改性后复合板的体积电阻和接触电阻都有显著降低。考察了膨胀石墨的膨胀体积、膨胀石墨层厚度等因素对膨胀石墨改性复合板的接触电阻和体积电阻的影响。结果表明,膨胀石墨的膨胀体积是影响膨胀石墨改性复合板体积电阻和接触电阻的重要因素。随膨胀石墨层厚度增加,接触电阻先减小而后趋于不变。复合板中酚醛树脂含量越高,采用膨胀石墨表面改性对降低复合板的体积电阻和接触电阻的效果越显著。

运用膨胀石墨(eg)与玻璃纤维(gf)对聚氨酯材料协同改性,分析了eg对聚氨酯热失重、阻燃与力学特性的影响。结果表明,当eg加入量增大后,试样的热稳定性也明显获得提升。当eg添加量持续上升后,试样的极限氧指数(loi)也明显升高,当eg含量超过13.8%时试样属于难燃材料。eg除了能够改善聚氨酯阻燃性以外还会明显降低压缩性。聚氨酯变形尺寸在1.6mm以内时剪切强度表现为先缓慢增大,之后快速升高并到达一个峰值。采用gf与eg协同改性使质量保持率略微升高。当温度达到900℃时,试样的质量保持率上升了约5%。加入eg和gf时可以在聚氨酯基体中发挥协同作用,表现为随gf含量的升高压缩强度发生了先增大后减小的现象。当gf添加量增大后,聚氨酯剪切强度先增大后降低。

x衍射和电镜扫描显示通过沥青包覆天然鳞片石墨能在天然鳞片石墨表面包覆了一层完整和均匀的膜。天然石墨经沥青包覆改性后,不可逆容量损失从125.2mah/g减少到32.5mah/g;初始库仑效率达到93%;比容量从290.8mah/g提高到365.3mah/g;100次循环后的容量保持率从55.4%提高到93.86%。电化学性能显示沥青包覆石墨材料的最佳烧结温度为850℃,沥青最佳含量为11%wt。

石墨材料因具有稳定性高、导电性好、来源广等优点,被认为是目前较为理想的锂电池负极材料。但天然石墨负极比容量及倍率性能不能满足高性能负极材料的需要,为解决这一问题,研究者们对其进行了一系列的改性研究。本文从石墨负极的改性方法阐述了锂离子电池石墨负极材料的研究进展,并指出了各种改性方法的优缺点,认为通过多种方法协同改性,是综合提高石墨负极材料的有效方法。

锂离子电池因其质量轻,能量密度高等优良性能,是近几年来电化学界研究的热点。但锂离子电池用石墨作负极还存在一些问题,需要对石墨改性处理。本文介绍了石墨的一种改性方法:沥青包覆石墨法,可有效降低石墨的比表面积,从而大幅度提高了石墨负极材料的首次可逆容量和库仑效率,改善电池的循环性能等。