高温石墨化炉
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石墨化炉在针状焦材料发展中有不可缺少的作用

2021-08-28 16:46:44

高温石墨化炉热处理过的针状焦作为一种新型炭材料,因其易于石墨化、 电导率高、价格低廉、灰分低等优异特性,逐渐成 为一种优质的锂离子电池负极材料wu,且已占据日本近60%的市场.近期,国内在针状焦的生产技 术上取得了较大突破,实现了规模生产,但其用作锂离子电池负极材料的研究较少.

一般软炭(如沥青焦、石油焦等)经过2500? 3000℃的高温石墨化炉热处理后,会转化为石墨结构,但该过程极其复杂,既涉及石墨微晶在径/轴向的有序排 列、晶界的消失、晶体界面处C-C六圆环的形成、 晶体的生长,还涉及石墨层边界处不饱和碳原子的催化反应、碳原子或气体分子的热震动、石墨微晶的各向异性特性、石墨层层间的范德华力等微观热 力学或动力学行为.目前,热处理温度与材料石墨微晶参数之间的内在关系巳得到系统研究,而石墨化机理的基础研究较少.本工作以煤系针状焦为原 料,在分析热处理温度对针状焦微结构的影响规律 的基础上,深入研究了针状焦的石墨化机理及其用 作锂离子电池负极材料的电极性能和储锂机制.

石墨化炉在针状焦材料发展中有不可缺少的作用

将煤系针状焦机械粉碎后,用。45岬筛网进行筛分,置入炭化炉,先以5°C/min的升温速率分别升温至700P、 1000°C, 1500°C,并标记为NC700、NC1000、NC1500; 格样品置于高温石墨化炉,先以15-C/min的升温速 率升至1500℃,再以7°C/min的升温速率升至 2250℃、2800℃并恒温30tnin,降至室温后得到石 墨化样品,相应标记为NC2250、NC2800.在1500- 2250℃的高温石墨化炉石墨化过程中,体系获得更大的能量,在 表面能以及大兀健的作用下,石墨微晶沿轴向发生 平行排列;同时,体系中碳原子的热震动频率增大, 平行于平面网格方向的振幅增大,使得晶体平面上 的位错线和晶界逐渐减少,并放出潜热.

随着高温石墨化炉石墨化温度的继续升高,碳的蒸发率以指数式上升,这 时体系中充满各种碳原子或气体分子,且石墨微晶 在径向的间距接近分子水平;在石墨层边缘碳的自 催化以及界面能的推动力作用下,各种游离的碳原 子与相邻石墨微晶的边缘碳发生反应,形成C-C六 圆环;在范德华力作用下,石墨层的“褶皱”消失,并 趋向平面结构,*终形成三维有序的石墨化针状焦.针状焦经过2800℃的高温石墨化炉的热处理后,*终逐步转化成三维有序的石墨结构.


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