焦炭的粉碎與整形工藝及其電化學(xué)性能的研究.pdf

1、近年來(lái)，鋰電池的應(yīng)用越來(lái)越廣，開(kāi)發(fā)高性能、低成本的負(fù)極材料一直是研究的重要方向。負(fù)極材料性能的影響因素主要有材料、粒徑、形貌等因素。本文的目的旨在對(duì)一種價(jià)格便宜、來(lái)源廣泛、含碳量高的石油焦進(jìn)行粉碎整形，研究整形工藝條件對(duì)焦炭的粒徑以及形貌的影響，另外研究焦炭的粒徑、形貌以及石墨化等因素對(duì)其電化學(xué)性能的影響。本課題研究結(jié)果對(duì)于鋰離子電池負(fù)極材料實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。
　　論文使用一種實(shí)驗(yàn)型顆粒整形機(jī)，對(duì)一種石油焦進(jìn)行粉碎

2、整形，通過(guò)激光粒度儀對(duì)焦粉的粒度分布進(jìn)行表征，通過(guò)SEM對(duì)其形貌進(jìn)行表征，通過(guò)振實(shí)密度儀對(duì)其振實(shí)密度進(jìn)行表征，研究粉碎整形工藝條件對(duì)焦粉粒徑及形貌的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)整形機(jī)可以有效的控制樣品的粒徑分布;(2)粉碎過(guò)程中，主機(jī)頻率減小，或是分級(jí)機(jī)頻率減小，或是引風(fēng)機(jī)頻率增大都可以有效的增大粉碎樣品的粒徑，其中分級(jí)機(jī)頻率對(duì)其影響最大;(3)整形過(guò)程中，主機(jī)頻率越大，樣品的粒徑越小，形貌也更不規(guī)則，增大分級(jí)機(jī)的頻率可以有效地減少樣品中的細(xì)

3、粉，樣品的粒徑也會(huì)變大，分級(jí)機(jī)的頻率過(guò)大或是過(guò)小對(duì)樣品的形貌都不利;(4)一次整形的樣品中有較多的細(xì)粉以及大顆粒，需要對(duì)整形后的樣品進(jìn)行二次整形;(5)通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行二次整形，可以有效減少樣品中的細(xì)粉;(6)通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行振篩分級(jí)處理，可以有效的減少樣品中較大的顆粒。(7)最優(yōu)工藝條件為:粉碎時(shí)主機(jī)頻率在45Hz，分級(jí)機(jī)頻率在15Hz，引風(fēng)機(jī)頻率為25Hz時(shí)，整形時(shí)主機(jī)頻率為35Hz，分級(jí)機(jī)頻率為18Hz，引風(fēng)機(jī)頻率為30Hz。此時(shí)得到

4、的焦粉的粒徑在20μm左右，微觀形貌較為規(guī)則，呈類土豆?fàn)睢?br>　　分別研究粒徑、形貌、整形工藝及石墨化處理對(duì)焦炭電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:(1)焦炭粒徑D50在5～26μm之間時(shí)，隨著粒徑的增大，首次嵌鋰比容量先增大后減小，當(dāng)D50為18μm時(shí)達(dá)到最大，首次嵌鋰比容量為364.3mAh/g，可逆比容量為264.2mAh/g;(2)首次庫(kù)倫效率隨粒徑的增大而增大，從66.8％增大到72.5％;(3)二次整形焦粉的首次庫(kù)倫效率提高約1