焦炭的粉碎與整形工藝及其電化學性能的研究.pdf

1、近年來，鋰電池的應用越來越廣，開發(fā)高性能、低成本的負極材料一直是研究的重要方向。負極材料性能的影響因素主要有材料、粒徑、形貌等因素。本文的目的旨在對一種價格便宜、來源廣泛、含碳量高的石油焦進行粉碎整形，研究整形工藝條件對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其電化學性能的影響。本課題研究結(jié)果對于鋰離子電池負極材料實際的生產(chǎn)應用具有重要的指導意義。
　　論文使用一種實驗型顆粒整形機，對一種石油焦進行粉碎

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

3、粉，樣品的粒徑也會變大，分級機的頻率過大或是過小對樣品的形貌都不利;(4)一次整形的樣品中有較多的細粉以及大顆粒，需要對整形后的樣品進行二次整形;(5)通過對樣品進行二次整形，可以有效減少樣品中的細粉;(6)通過對樣品進行振篩分級處理，可以有效的減少樣品中較大的顆粒。(7)最優(yōu)工藝條件為:粉碎時主機頻率在45Hz，分級機頻率在15Hz，引風機頻率為25Hz時，整形時主機頻率為35Hz，分級機頻率為18Hz，引風機頻率為30Hz。此時得到

4、的焦粉的粒徑在20μm左右，微觀形貌較為規(guī)則，呈類土豆狀。
　　分別研究粒徑、形貌、整形工藝及石墨化處理對焦炭電化學性能的影響。結(jié)果表明:(1)焦炭粒徑D50在5～26μm之間時，隨著粒徑的增大，首次嵌鋰比容量先增大后減小，當D50為18μm時達到最大，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倫效率提高約1