改性天然石墨生产线

改性天然石墨生产线,锂离子二次电池作为一种新型高能二次电源,具有比能量大、放电电压平稳、电压高、低温性能好、对环境友好、安全性能优越、无记忆效应和循环寿命长等优点 [1~4]。它之所以能在 20世纪80年代末 90年代初得以问世,并实现商品化生产,是因为人们找到了碳材料来取代金属锂负极 [5]。碳材料能取代金属锂负极主要基于以下几点: (1)锂与石墨化的碳材料形成的插入化合物LiC6 的电位与金属锂的电位相差不到 0. 5V;(2)锂在石墨层状结构中的插入和脱插过程可逆; (3)碳材料便宜,无毒,放电状态时在空气中比较稳定,避免使用活泼的金属锂,其安全性大大提高 [6]。目前的商品锂离子电池中,负极材料都使用碳材料。根据其结构,碳材料一般可划分为三大类:即石墨、软碳和硬碳 [7]。同软碳和硬碳相比,石墨材料,特别是天然石墨材料在容量、库仑效率、放电曲线平台和成本等方面具有较为明显的优势。因此,它是目前锂离子电池材料研发的之一。然而,石墨材料的缺点也很明显。一是石墨间距[d(002)≤0. 34nm]小于石墨插层化合物Li GIC的晶面层间距(d=0. 37nm),......(本文共计5页)。

改性天然石墨生产线,目录3 6摘要6 8ABSTRACT8 10章 绪论10 27 1.1 引言10 1.2 锂离子电池概述10 13 1.2.1 锂离子电池的发展简史10 11 1.2.2 锂离子电池构成及其工作原理11 12 1.2.3 锂离子电池特点12 13 1.3 锂离子电池负极材料13 21 1.3.313 21 1.3.3.1 碳类负极材料14 20 1.3.3.1.1 石墨类材料14 19 1.3.3.1.2 非石墨碳材料19 20 1.3.3.2 非碳类材料20 21 1.4 天然石墨改性21 25 1.4.421 25 1.4.4.1 碳包覆21 23 1.4.4.2 表面氧化23 24 1.4.4.3 表面还原24 1.4.4.4 机械活化24 25 1.4.4.5 掺杂25 1.5 本论文的工作与意义25 27章 实验部分27 32 2.1 原料、试剂与设备27 29 2.1.1 原料27 2.1.2 试剂27 28 2.1.3 设备28 29 2.2 材料的物理性能表征29 30 2.2.1 X射线衍射分析29 2.2.2 激光显微拉曼光谱分析29 2.2.3 扫描电子显微镜技术(Scanning Electron Microscopy,SEM)29 30 2.2.4 透射电子显微镜技术(Transmission Electron Microscope,TEM)30 。

改性天然石墨生产线,需要解决的关键技术？技术指标如何？本项目主要进行以下研究：1、石墨材料结构与性能研究石墨材料的结构及理化性能对负极材料的电化学嵌脱锂性能影响很大，选择典型的商品化石墨材料，通过对其各种理化性能和电化学性能的的测试和评价，分析其结构及理化性能对电化学性能的影响。以期得到一种适合用作锂离子电池负极材料的石墨材料的结构及性能参数，找到适合制备锂离子电池负极材料的理化性能的评价及质量控制指标；2、天然石墨的掺杂及改性研究以锂离子电池碳负极材料的制备（改性）为目标，对天然石墨进行物理粉碎、掺杂有利于提高锂离子电池综合性能的元素等方面进行修饰和改性，以期提高比容量、降低不可逆容量，提高循环寿命；3、石墨表面包覆高分子电解质膜及热解炭层研究探讨工艺条件对材料性能（充放电容量、循环性能、寿命等）的影响；4、炭素材料的嵌锂动力学理论研究运用扩散理论、线性极化、恒电位阶跃等电化学手段研究碳负极的嵌锂动力学。通过炭素材料在不同放电电流时的电极性能，研究炭素材料的结构与嵌锂动力学参数、电化学性能之间的关系；5、锂离子电池碳负极材料应用研究优选一种或几种碳负极的制备和改性工艺，制备出高效高比能锂离子电池和锂离子动力电池。并进行负极材料的批量生产，达到年产改性天然石墨2000吨以上。通过以上研究，开发出适用于锂离子电池用的高容量长寿命、倍率放电性能优良的改性天然石墨负极材料并实现产业化，预期年产改性天然石墨负。

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改性天然石墨生产线,天然石墨是重要的战略资源。天然石墨分为晶质石墨和微晶石墨。我国的晶质石墨多为鳞片石墨，是含碳质的岩石经长期地质作用变质的矿物。微晶石墨因其晶粒尺度微小，通常在一微米以下而得名，我国的微晶石墨是煤变质矿物，也称无定形石墨、土状石墨、隐晶石墨。石墨是碳元素常见的结晶形态。其晶体是由碳原子组成的六角状平面规则堆砌而成，可以堆砌成六方晶体，也可以堆砌成菱方晶体。通常石墨以六方晶体为主，含有10% 20%的菱方晶体。石墨具有明显的层状结构，碳原子状平面内结构紧固，原子间距仅为0.142nm，而状平面层间结合力很小，间距达0.335nm，层间很容易滑动，这是石墨具有优良润滑性的结构依据。石墨与碳的其他结晶形态如金刚石、富勒烯、卡宾炭等在一定条件下可以相互转换。石墨具有优异的耐高温、抗腐蚀、抗辐射、导电、导热、自润滑等性能，在科技工程的各个领域都有广泛的应用，在核能、电子、航空航天、军事领域更是不可或缺的战略资源。我国具有丰富的天然石墨资源，特别是晶质的鳞片石墨，储量、产量以及国际贸易量均居世界首位，堪称石墨大国。世界已探明的石墨储量2.3亿t，我国占有1.7亿t，世界远景储量7亿t，我国为4亿t。晶质石墨资源在我国分布广泛，几乎各个省区都有，主要产地在黑龙江、山东、内蒙、湖北等。其中黑龙江萝北县储量近亿吨，是亚洲的石墨矿。微晶石墨，我国主要产地是湖南、吉林、内蒙等地。我国虽然具有丰。

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改性天然石墨生产线,doi： 人造石墨是目前我国锂离子电池生产中使用的主要负极材料，其理论嵌锂容量高，性能稳定，是一种理想的锂离子电池负极材料，但成本较高。天然石墨在我国储量丰富，价格低廉，然而天然石墨材料与电解液相容性差，导致锂离子电池的充放电效率低，循环性能差，不能直接作为负极材料使用。针对天然石墨存在的上述问题，本课题分别采用空气弱氧化和酚醛树脂包覆两种方法，开展了对天然石墨的改性研究。 在试验材料的选择方面，首先通过XRD、BET、SEM、激光粒径分析及电化学性能测试等方法，对多种天然石墨样品的结构和性能进行了初步分析，针对石墨的晶体结构、杂质含量、晶粒大小、比表面积等参数对其充放电性能的影响，选择合适参数(粒度D50为16μm，比表面积5～6m2/g，振实密度1.0g/cm3，充电容量330mAh/g，库仑效率85％)的球形天然石墨作为改性研究的原材料。 球形天然石墨空气弱氧化改性研究表明，空气氧化使石墨颗粒更加规整，消除了表面部分活性点，增加了嵌锂位置，嵌锂位置的增加提高了锂离子的嵌入量，同时颗粒的规整化有利于形成稳定、均匀的SEI膜，减少了充电时形成SEI膜时锂离子的消耗，防止石墨结构在充放电过程中由于溶剂的嵌入而发生剥落，提高充放电容量及库仑效率。600℃氧化2小时的天然石墨不可逆容量由氧化前的52.9mAh/g降低到38.8mAh/g，可逆容量达到了34。

改性天然石墨生产线,摘 要：将天然鳞片石墨制成球形石墨，在其表面包覆一层纳米非石墨化碳材料制成具有核一壳结构的改性球形石墨。实验结果表明：此法显著提高了天然石墨的振实密度、可逆容量(达365mAh·g^ 1)，库仑效率(>93％)和循环稳定性(循环500次后，容量保持率>80％)。分析并讨论了负极材料的结构及其与电化学性能的关系。。