硝酸活化对针状焦电化学性能的影响

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电池负极材料 针状焦

电池负极材料 针状焦

电池负极材料针状焦全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:电池是我们日常生活中不可或缺的电源装置,它们为我们的手机、笔记本电脑、手表等提供了便利的电力支持。

电池的负极材料是电池的重要组成部分之一,而针状焦是一种常用的电池负极材料,具有优异的性能和稳定性。

本文将深入探讨针状焦的特点、制备方法和应用领域。

一、针状焦的特点针状焦是一种由石墨颗粒组成的石墨化碳材料,具有细长的形态,类似于针状的结构。

它的特点主要有以下几个方面:1. 高比表面积:由于针状焦的形态呈现细长的结构,使得其比表面积较大,有利于电荷传输和储存。

2. 良好的导电性:针状焦的碳材料具有良好的导电性能,能够有效地传导电荷,提高电池的充放电效率。

3. 稳定性高:针状焦具有很高的化学稳定性,能够充分保障电池的使用寿命和安全性。

4. 具有可再生性:针状焦材料可以通过再生和重复利用,降低生产成本,是一种环保的材料选择。

二、针状焦的制备方法针状焦的制备方法多种多样,常见的包括碳纳米管模板法、化学气相沉积法、碳化物法等。

碳纳米管模板法是一种常用的制备方法,具体步骤如下:1. 制备碳纳米管模板:先制备碳纳米管模板,通过化学气相沉积法在碳纳米管模板表面生成针状焦。

2. 洗涤和干燥:将得到的针状焦材料进行洗涤和干燥处理,去除杂质和溶剂,得到纯净的针状焦材料。

3. 表征和分析:利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对针状焦材料进行表征和分析,评估其结构和性能。

4. 应用领域:将制备好的针状焦材料应用于锂离子电池、超级电容器等电化学器件中,提高器件的性能和循环稳定性。

三、针状焦的应用领域由于针状焦具有优异的性能和稳定性,被广泛应用于各种电池和电化学器件中。

主要的应用领域包括:1. 锂离子电池:针状焦作为电池的负极材料,能够提高电池的能量密度和循环寿命,广泛应用于手机、笔记本电脑等电子产品中。

2. 超级电容器:针状焦具有高比表面积和良好的导电性,适合用作超级电容器的电极材料,提高电容器的能量存储和放电速度。

煤系针状焦溶剂法研究现状

煤系针状焦溶剂法研究现状

煤系针状焦溶剂法研究现状摘要通过对溶剂法生产精制沥青的阐述,介绍了制煤系针状焦溶剂法的工艺原理的优势,并从实验结果上进行了论证。

关键词溶剂法;针状焦;工艺中图分类号 tq520 文献标识码 a 文章编号 1673-9671-(2013)011-0123-01针状焦是针状沥青焦的简称,是石墨化程度较高的沥青焦。

它具有化学性能和耐磨性好、电导率高、结晶度大、热膨胀系数小、抗热震性好等特点,现在被广泛地用作冶金工业中超高功率石墨电极、热结构石墨和特种碳素制品的原料,以及适用于制备近年来发展的内串石墨化系统(lwg)的石墨电极。

用针状焦制造的超高功率石墨电极,可以明显地提高炼钢效率,减少对于环境的污染。

目前,根据生产使用的原料不同,分为石油系和煤焦油系两大类。

美国大湖碳素公司于1950年首次发明石油系针状焦,1979年日本的煤沥青针状焦工业生产装置投产,煤系针状焦扩大了煤焦油应用范围。

其技术以专利形式存在或严格对我国保密。

经过科研人员的不懈努力,中国在20世纪80年代也成功地开发了石油系针状焦的生产,到20世纪90年代中国成功地开发了煤焦油沥青系针状焦的生产。

1 溶剂法生产针状焦的工艺现状生产出合格针状焦的关键是原料(沥青)的预处理,即制作生成针状焦中间相热转化的原料即精制沥青。

由于处理工艺不同,针状焦工艺命名不尽相同,但其生产工艺过程基本相似,生产工艺:软沥青→预净化处理→精料→延迟焦化→生焦→煅烧→针状焦。

原料预净化的方法比较多,有真空蒸馏法,m-l法,改质法,溶剂萃取法,机械离心法,其中的溶剂法美国、日本和中国等都有不少成熟的技术,方法是首先将脂肪烃和芳香烃按照一定的比例混合后得到混合溶剂,然后再以混合溶剂处理煤沥青以去除qi(喹啉不溶物)。

日木的两个公司采用溶剂法利用煤沥青为原料生产针状焦,工艺成熟,并在上世纪已实现了工业化。

目前在原材料预处理工艺中,能够真正实现工业化生产的只有溶剂法和改质法,但改质法存在的缺点是各种参数不易控制,工艺上的设计也存在问题。

针状焦的制备与应用研究进展

针状焦的制备与应用研究进展

针状焦的制备与应用研究进展
关 磊1 ꎬ张力嫱1 ꎬ张宇航1 ꎬ张 娜2
(1. 辽宁石油化工大学化学与材料科学学院ꎬ抚顺 113001ꎻ2. 抚顺职业技术学院化学工程系ꎬ抚顺 113122)
摘要:针状焦是化工工业的重要原料之一ꎬ人造石墨的一种ꎬ具有流动纹理ꎬ椭圆形多孔结构ꎬ是制备高功率电极ꎬ
特种炭素材料及其复合材料的原材料ꎮ 因此ꎬ针状焦的制备以及应用研究迅速成为人造石墨研究领域的热点之
一ꎮ 针状焦分为油系和煤系两类ꎮ 制备过程受多种因素影响ꎮ 综述了针状焦的制备和应用的研究现状ꎬ讨论了该
研究领域亟待解决的困难和未来的发展前景ꎮ
关键词:针状焦ꎻ 制备ꎻ 应用ꎻ 进展
中图分类号:TQ165
Hale Waihona Puke 文献标识码:A 文章编号:1001 ̄1625(2018)09 ̄2857 ̄05
Research Progress on Preparation and Application of Needle Coke
1 引 言
针状焦是一种重要的炭素材料ꎬ外表为银灰色ꎬ金属光泽的多孔人造石墨ꎮ 具有椭圆形孔结构ꎬ颗粒具 有针状的纹理ꎮ 针状焦具有较小热膨胀系数ꎬ较低的电阻率ꎬ并且耐热冲击性和抗氧化性强等特点ꎬ是制备 特种炭素材料及其复合材料、超高功率电极的原料[1 ̄3] ꎮ 根据生产原料的不同将针状焦分为两大类ꎬ一类是 以重油为生产原料的为油系针状焦ꎻ另一类是以煤焦油、沥青及其重要馏分为原料的为煤系针状焦[4 ̄5] ꎮ 在 制备的过程中ꎬ可以添加物理扰动来提高反应产率和引发化学反应ꎬ已经形成新的研究方向ꎮ 物理扰动包 括ꎬ添加磁场和超声波震荡等ꎮ 可以有效的控制形成针状焦化学反应的进程和速率[6 ̄7] ꎮ 磁场取向能够改善 产物的性能和方向性ꎬ减小结晶临界尺寸ꎮ 同时ꎬ原料的种类以及中间相的结构、压力、温度、保温时间等因 素也是重要的影响因素[8 ̄9] ꎮ 合成得到的结构如图 1 所示ꎮ

针状焦石墨电极粉-概述说明以及解释

针状焦石墨电极粉-概述说明以及解释

针状焦石墨电极粉-概述说明以及解释1.引言1.1 概述针状焦石墨电极粉是一种具有优异电化学性能的材料,广泛应用于锂离子电池、超级电容器、燃料电池等领域。

它的制备方法简便,成本低廉,且具有较高的比表面积和导电性能。

相比传统的石墨电极粉,针状焦石墨电极粉具有更好的循环稳定性和较长的使用寿命。

针状焦石墨电极粉的主要特性之一是其独特的形态结构。

它以小针状、碳纤维状的微米颗粒形态存在,这种形态可以增加电极颗粒之间的接触面积,提高电化学反应速率和离子传递效率。

与传统的石墨电极粉相比,针状焦石墨电极粉具有更大的比表面积和更好的活性表面反应性能。

此外,针状焦石墨电极粉具有良好的电化学性能。

它具有较高的比容量和较低的电化学活化能,可以实现高能量密度和高功率密度的双重优化。

同时,针状焦石墨电极粉还具备优异的循环稳定性和低自放电速率,可以延长电池的使用寿命。

在锂离子电池领域,针状焦石墨电极粉的应用得到了广泛研究和关注。

其在提高电池容量、提高充放电效率和延长电池寿命等方面具有巨大的潜力。

此外,针状焦石墨电极粉还可应用于超级电容器和燃料电池等领域。

综上所述,针状焦石墨电极粉具有制备简单、成本低廉以及优异的电化学性能等特点。

其在锂离子电池等领域的应用前景广阔,有望为能源存储和转换等领域的发展做出重要贡献。

本文将对针状焦石墨电极粉的制备方法、特性与性能进行详细介绍和分析,并展望其未来的应用前景。

1.2文章结构文章结构部分主要是介绍文章的组织结构和各个章节的内容安排。

在本文中,文章结构可以按照以下方式进行描述:文章结构如下:1. 引言- 1.1 概述- 1.2 文章结构- 1.3 目的2. 正文- 2.1 针状焦石墨电极粉的制备方法- 2.2 针状焦石墨电极粉的特性与性能3. 结论- 3.1 总结- 3.2 展望在本文的引言部分,我们首先对针状焦石墨电极粉进行了概述,介绍了其重要性和应用领域。

然后,我们详细介绍了本文的组织结构,包括各个章节的内容,并说明了各个章节的目的和意义。

树脂包覆针状焦的电化学性能研究

树脂包覆针状焦的电化学性能研究
t o h m ia ro m a c . r c e c lpe f r n e Ke r y wo ds: he olf r a de de r sn; e l o p n o m l hy e i ne d e c ke;ihi m o a t r It u i n b t e y
性 的主 要方 法 有下 面 几 种L : 4 氧化 , 化 , 工施 加 ] 氟 人
收 稿 日期 :0 7 0 — 1 20— 4 6
实验
1 1 原料 的初 步处 理 .
实验用 针状焦 先 经过球 磨处 理后 ,过 3 0目 0
作 者 简 介 : 文 燕 ( 9 1 )女 , 士 研 究 生 。 王 18一 , 硕 通 讯 联 系 人 : 成 扬 , 授 ; lO 2 2 80 8 ;E l cwa g tU e u c 王 教 Te:2 — 7 94 1 mal y n @ .d .n : j
W a g W e — a W a g Ch n y n Qi u I uJa h iZ a gCu , h o S u n n y n, n e — a g, n J n,. i— u , h n iZ a h o i
( e a r t r orG r e K y l bo a o y f e n Che ia c ol g fs a e Edu ato i it y, h olo m c lTe hn o y o t t c i n M n s r Sc o fChe ia m cl
En ie rn g n e ig& Te h oo y, a j ie st Tin i 0 0 2, h n ) c n l g Tini Unv r i n y, a Jn 3 0 7 C ia

负极用针状焦指标

负极用针状焦指标

负极用针状焦指标
负极材料在锂离子电池中扮演着重要的角色,而针状焦作为其中一种常用的碳负极材料,其指标通常与其物理性质、化学性质和电化学性能相关联。

以下是针状焦作为锂离子电池负极材料可能涉及的一些指标:
1.结构特性:
●形貌和形状:针状焦通常具有细长的针状结构,其形貌的均一性和形状的稳
定性对于电池性能具有重要影响。

●晶体结构:包括晶格结构和晶粒大小,对电极的电导率和稳定性有一定影响。

2.物理性质:
●电导率:衡量针状焦导电性能的指标,直接影响电池的充放电效率和速率性
能。

●比表面积:表征针状焦的表面积,影响电极与电解质之间的反应速率。

3.化学性质:
●杂质含量:硫、氮等杂质含量对电池循环寿命和安全性有重要影响。

●氧含量:高氧含量可能影响针状焦的稳定性和电化学性能。

4.电化学性能:
●容量和比容量:表征材料存储和释放锂离子的能力。

●循环稳定性:表示材料在多次充放电循环中的性能衰减情况。

●电极极化特性:描述电极在充放电过程中的极化情况。

5.热学性质:
●热导率:影响电池的热管理和安全性能。

这些指标通常与针状焦的制备工艺、原料品质以及后续的处理步骤相关。

在工业生产中,针对锂离子电池负极材料的选用,需要综合考虑这些指标,以满足电池对性能、安全性和成本的要求。

硝酸浓度对煤基电极材料结构与性能的影响

硝酸浓度对煤基电极材料结构与性能的影响

身 的孔 隙结 构 , 另 一 方 面 取 决 于 其 表 面 的 化 学 性 质. 1 】 虽 然 吸 附容 量 主 要取 决 于 结构 特 性 即孔 隙结 构 和孑 L 隙容 积 , 但 许 多情 况 下 表 面 性 质 可决 定 其 在 气 相和 液相 中的吸 附行 为 以及作 为催 化剂 和催 化载 体 的活 性. _ 2 研究表 明, 对 电极 材料 进 行 表 面 改 性 , 增 加 电极材料 表 面 的官能 团可 以增强 其对 电解 质离 子 的 吸附 , 从 而 增 加 电容器 的容 量 . _ 3 因此 , 对 其 进 行 扩孔 及表 面改 性 处 理 , 可 提 高其 吸附 容 量并 改 善
究结 果将 对煤 基 电吸 附材料在 工业 废水 处理 中的应
生新孔 , 同时可 能形 成 新 的官 能 团 附着 在 煤 基 电极
材 料表 面 , 有利 于强 化 电极对所 处 理溶液 的 亲水性 .
等领 域 . 煤基 电极 材 料 的 吸 附性 能 一方 面取 决 于 自
H。 0 , HC 1 O和 H S O 等 无 机 酸 . _ 4 其 中, 硝 酸 改
性是 一种 常用 的氧化 改 性 方 法 , 它 不 仅 能改 变 电极 材料 表 面 的化 学特 性 , 而 且 能 溶 解 炭 材料 中 的灰 分
其 表 面 的官能 团种 类 、 数 量 及 表 面所 负 载 的化 合物
和离子 的改 变 , 其原 理 是 电极 材料 与 表 面 改 性 剂接 触 时在 电极 表面 发 生 化学 反 应 , 消耗 碳 元 素从 而产
附性 能 、 表 面化 学性 质及 孔结 构等 进行 实验研 究 , 研
摘 要 利 用 硝 酸 活 化 法 对 煤 基 电极 材 料 进 行 活 化 改 性 处 理 , 研 究 了硝 酸 浓 度 对 其 表 面 结 构

炭化温度对针状焦制锂离子电池负极材料电化学性能的影响

炭化温度对针状焦制锂离子电池负极材料电化学性能的影响
高 的 O含量 , 1 4 22 %范 围 内 , 沥青 焦 1 1 在 . %~ .3 4 较 5
L( a 石墨微 晶结构单元的直径 )【 ( 、c石墨微 晶结构单 J 元的高度 )尺寸比较小 ,但还是存在部分类石墨结 构 , L 可 以嵌入 , 使 i 形成石 墨层 间化合物 , 达到储 存 电 荷 的 目的 ;2 ( )边缘 附着 L+ 由于生 焦是 无 定 i , 形 的 , 在 许 多缺 陷 , L 以与 石 墨层 边 缘 的碳 存 而 i可 原 子反 应 ;3 ( )炭材 料 表 面吸 附锂 。 1 实验 所 表 为
21 循 环性 能 分析 .. 1 图 1 4种 原料 经 7 0 o炭化 处 理后 的循 环 性 为 0 C
沥青焦对 比分析 , 中 0含量采用差减法测得。可 其
以看 出 ,总 体 上 四种 原 料 的 c含量 都 在 9 %以上 , 4
说 明对此类 材 料进 一 步加 工处 理 后有 望 获得 高碳 含
0 引言
针 状焦 作 为一 种易 石 墨化 炭 ,充放 电性 能与 其 本 身微 观物 化性 质 密切 相关 ,其 嵌 锂机 制 包括 以下 三 部分 :1 ( )石 墨层 间嵌 锂 , 然生 焦石 墨 微 晶参 数 虽
量 的锂 离子 电池 负极 材料 ; 四种 原料 的灰 分含 量 一
般都 在 00 %左 右 , 明其 中 的金属 、i 杂质 含 量 .5 说 s等 较低 ,说 明该 材 料用 作 负极 材料 其 自放 电负 面效 应 较低 ; 外 , 此 生焦 原料 (0 8 、0 812 0 I ) 有较 20 I20 1、08I 具 I
子 电池 负极材料 , 提高 材料 的整体 电化学性 能 , 要 需 要 对材 料在 更高 温度下 进行 热处 理 ,使之 具有 规整 的石墨微 晶结 构 。

针状焦的工艺研究报告

针状焦的工艺研究报告

在眉睫。因此,针状焦的技术开发研究具有非常重要 抗磨性也降低,机械稳定性变差。
4.2气流拉焦工艺
的意义,需要进行进一步的研究工作。
2.2.4电阻率
在中间相小球体发生解体生成 中间相沥青直到
我国针状焦的生产研究起步比较晚,从国产石墨 电阻率是石墨电极性能的重要指标。通过检测粉 固化前的全过程中,焦化塔内有气体连续地向一定方
产针状焦是可以逐步取代进口针状焦的。
以及因热解而 『起的气体逸出量,从而影响中间相的 需在隔绝空气的条件下进行高温煅烧处理,使各项理
2.针状焦的特点和性能指标 2.1针状焦的特性
生成和最终重排所形成的半焦产物的光学组织结构。 化指标及导电性能符合石墨电极原料的要求。挥发分 煅烧温度的提高有利于提高针状焦的质量,一般 逸出和分子结构发生变化的综合作用,使煅烧物料导
消耗低的突出优点。针状焦的生产原料有煤沥青和石 分的。CTE越小的炭素制品在承受突然升至高温或从 的分子后长大,当两个球体相遇碰撞后两个球体的平
油渣油,制得的针状焦各有优点。针状焦产业的发展 高温急剧冷却的热冲击时的抗热震性越好。 对推动煤、焦、钢等产业的发展是十分重要的。由于 2.2.3强度
方法和煅烧工艺等多方面都有必要进一步改进,炭素 制品生产厂应不断摸索使用国产针状焦的生产工艺,
3.针状焦的影响因素
型的工艺有热裂化、焦化联合工艺、普焦、针状焦联
热转化温度、压力、停留时间、升温速率等工艺 合工艺、延迟焦化工艺等。
提高使用水平。但是相信只要不断努力提高改进,国 条件会直接影响到缩合反应,{J起的体系粘度增加, 5.2煅烧。针状焦含有较长宽比,有如纤维状或针状的纹理走向 2.1Og/cm。以上,1—0.5蛐 颗粒 的堆枳密度大于 构重排和体积收缩的结果。煅烧温度一般在

煤沥青针状焦研究综述

煤沥青针状焦研究综述

针状焦制造的高功率电极具有电阻率小,热膨胀系数小,耐热冲击性强、机械强度高、抗氧化性能好、消耗低的突出优点.与普通电极炼钢相比,冶炼时间可缩短到三分之一,吨钢电耗可减少一半,生产能力可增加1.3倍[1].因此,针状焦是制造超高功率电极的骨料.针状焦的生产原料有煤沥青和石油沥青,制得的针状焦各有优点.近年来国际油价一直居高不下,煤沥青生产针状焦有价格优势.现在我国已经基本掌握了超高功率电极的生产技术,但是原料针状焦仍然需要进口[2].因此,针状焦的技术开发研究具有非常重要的意义,需要进行进一步的研究工作.1针状焦的结构针状焦具有各向异性,热膨胀系数小,比电阻小、含杂质少等优点.它的外观为银灰色、有金属光泽的多孔固体,表面呈明显的细长针状或纤维状的纹理走向,有润滑感,内部孔大而少,略呈椭圆形,是一种优质炭素原料,见图1[3].针状焦是大分子缩合芳烃的分子晶体,芳香烃以层状堆积,石墨状微晶单元取向度高.抛光焦块的表面在显微镜下低倍观察时,表面由针状的各向异性单元构成,具有不同尺寸和形状的各向异性单元沿一定方向排列,见图2[4].针状焦是一种典型的易石墨化炭,具有Franklin 模型的微观结构,加热到2000℃以上这种微观结构很容易发展成为石墨层状结构.针状焦优异的性质源于它所具有的独特微观结构.沿细纤维轴向定向排列的各向异性结构使其具有高度可石墨化性能,纤维状各向异性组织间的细裂纹使其具有抗热震性能.2针状焦的主要性能指标由于针状焦的生产原料和工艺条件不同,其性能也不尽相同.其主要性能指标有:真密度、热膨胀系数、强度、电阻率和抗氧化性等.图1针状焦的S EM 照片图2针状焦的显微镜照片100煤沥青针状焦研究综述白培万,孟双明(山西大同大学化学与化学工程学院,山西大同037009)摘要:文章介绍了针状焦的结构、成焦原理、生产工艺和国内外生产状况,并对现行的成焦原理提出了自己的看法,认为针状焦特别在电化学工业方面的应用仍然需要做进一步的研究.关键词:针状焦中间相液相炭化理论中图分类号:TF526.1文献标识码:A文章编号:1674-0874(2007)03-0053-04收稿日期作者简介白培万(6),男,山西五台人,硕士,助理实验师,研究方向电化学第23卷第3期山西大同大学学报(自然科学版)Vol.23.No .32007年12月Jo urnal o f Shanx i Dato ng Univ ersity (Natu ral Science)Dec.2007:2007-09-29:198-:.表1几种煤沥青针状焦的性能指标[5]焦种体积密度/g cm-3CET10-6℃-1抗弯强度/MPa弹性模量/GPa电阻率/μΩm灰分/%新日化焦 1.69 1.1711.710.8 4.830.04三菱焦 1.69 1.1510.711.8 5.130.05鞍山焦 1.61 2.07 5.39.610.220.023针状焦的成焦机理针状焦的生成过程为:原料→不稳定中间相小球体→堆积中间相→针状焦.其典型的成焦机理为:液相碳化理论+气流拉焦工艺.3.1液相炭化理论[7]在Brooks和Taylor发现中间相液晶体系的液相阶段存在以后,日本的Isao M achida、美国的I.C. Lew is、中国的钱树安等人研究认为在较高的温度下,具有多种组分液相体系(沥青)中的分子在系统加热时发生热分解和热缩聚反应,形成具有圆盘形状的多环缩合芳烃平面分子.这些平面稠环芳香分子在热运动和界搅拌的作用下取向,并在分子间范德华力的作用下层积起来形成层积体,为达到体系的最低能量状态,层积体在表面张力的作用下形成中间相小球体.中间相小球体吸收母液中的分子后长大,当两个球体相遇碰撞后两个球体的平面分子层面彼此插入,融并成为一个大的球体.如果大球体之间再碰撞、融并后将会形成更大的球体,直到最后球体的形状不能维持,形成非球中间相———广域流线型、纤维状或镶嵌型中间相.从物相角度来看,中间相球体的生成过程是物系内各向同性液相逐渐变成各向异性小球体的过程;从化学角度来看,它是液相反应物系内不断进行着的热分解和热缩聚反应达到一定程度的产物.液相炭化理论存在一些不合理的地方,比如球体长大靠小球体之间片层的相互插入.在反应过程中形成许多小分子,这些物质夹杂在球体内,甚至可能填充在片层之间,有没有足够的能量使得片层之间互相插入还需要进一步的证据.另外,还认为大球体相互融并生成球体,则大球体数量会逐渐减少,但实验中往往观察不到这种现象等.日本学者I.M o chida等人提出了“微域构筑”理论[8],认为中间相的形成过程是先形成具有规则形状的片状分子堆积单元,然后由这种单元构成球形微域,最后由球形微域堆积成中间相球体这一理论避开了片层插入长大,还可以解释中间相连续长大的现象不足之处是规则的片状堆积单元概念并不清晰,假定这种单元存在,那么也一定存在非规则的单元,则形成的中间相就可能有很多形状,不只是单一小球体.天津大学的李同起等提出了“球形基本单元构筑”理论[9],即中间相形成和发展过程是三级结构的连续构筑:先由小分子芳香物质缩聚形成大平面片层分子,再由大平面片状分子层积形成球形中间相构筑单元,最后球形单元堆积形成中间相球体.就是“BSBU”理论.这一理论所说的球形构筑单元的存在也缺乏证据.认为构筑单元接触反应,则大球体也应该有接触反应,大球体之间或大球体与小球体出现粘连是极有可能的,事实并非如此.3.2气流拉焦在中间相小球体发生解体生成中间相沥青直到固化的过程中,焦化塔内有气体连续地向一定方向流动,这种气流有一定流速、能够对中间相沥青施加足够的剪切力但又不产生扰动,使中间相沥青分子在向列型有序排列中固化,最后生成为针状焦.4针状焦的生产工艺针状焦的生产工艺比较复杂,典型的工艺有热裂化-焦化联合工艺、普焦-针状焦联合工艺、延迟焦化工艺等.其中延迟焦化工艺以煤炼焦副产品煤焦油沥青为原料,经原料预处理、延迟焦化和煅烧3个工艺过程制得的.4.1原料预处理煤焦油初馏时留下的残渣称为煤焦油沥青,是由5000多种三环以上多环芳香族化合物和少量与炭黑相似的高分子物质构成的多相体系和高碳物料,含碳92%-94%,含氢仅4%-5%左右[10].由于沥青的组成十分复杂,分子量范围很大(2000-30 000).煤沥青没有确定的熔点,只有从固态转化为液态的温度范围,通常用软化点代表.煤焦油的主要成分是芳香烃,但其中含有一定量的喹啉不溶物(QI),它不仅是煤焦油蒸馏时某些高分子树脂状物质受热聚合生成的无定形碳,还有从炼焦炭化室随煤气带来的煤粉和焦粉它们附着2007年山西大同大学学报(自然科学版)54...在中间相周围,阻碍球状晶体的长大、融并,焦化后也不能得到纤维结构良好的针状焦组织.因此,需对煤沥青原料进行预处理.首先除去其中防碍小球体生长的喹琳不溶物,然后再进行组分调制,以获得满足针状焦生产需要的原料,这是用煤沥青生产针状焦的必要条件.原料预处理主要方法有:加氢法、两段热聚合法、蒸馏法[11]、离心法[12]、溶剂法[13]、改质法[14]等.富含短侧链、线型联接的多环(3~4环)芳烃是生产针状焦的优质原料.工业生产上对针状焦原料的要求是:芳烃含量高(重量比约为30%~50%)、胶质沥青质含量低(一般控制庚烷不溶物<2.0%)、灰分(一般<0.05%)和硫分含量低(不大于0.5%)、钒和镍含量均不大于50μm [15].4.2延迟焦化延迟焦化部分主要由一个分馏塔,一个焦化加热炉和两个焦炭塔组成.原料送进分馏塔,由塔底用泵经加热炉送人一个焦炭塔,气体由塔顶出来重新进入分馏塔.分馏塔顶的气体产品送人燃料气系统,塔顶的液体产品就是焦化汽油,粗柴油从侧线汽提塔采出.气体中的重组分在分馏塔中冷凝,与原料油中的重组分一起循环经加热炉进人焦炭塔.在焦炭塔内,焦炭逐渐沉积,经过一定时间(根据工艺情况制定的生产周期)焦炭塔充满后,加热炉出口的油切换到另一个焦炭塔,两个塔交替使用.将已撤出生产线的满塔降压,用蒸汽对塔内焦炭进行汽提以除去残余的烃类,然后用水冷却.焦炭塔内的焦炭用水冷却至指定温度后,打开上下盖,用13M Pa 高压水从上部切焦,切碎的焦由焦化塔下部进人焦坑.主要控制升温速度、注气量和调整压力和循环比,使油料维持相对稳定的状态,充分利用中间相物质的塑性流动和分子排列的有序性,同时使气相产物产生剪切力,创造气流拉焦的条件,形成针状焦.4.3煅烧用高压水切入焦坑的针状焦含有较高的水分和挥发性组分,需在隔绝空气的条件下进行高温煅烧处理才能作为碳素制品的原料.在煅烧过程中,针状焦的结构和元素组成都发生一系列深刻的变化,从而提高了它的理化性能.对针状焦进行煅烧可达到以下目的:①排除其中的挥发性组分和水分;②提高密度和机械强度;③提高导电性能;④提高化学稳定性.5国内外生产状况1950年美国大湖炭素公司首先发明了石油系针状焦.1979年日本的煤沥青针状焦工业生产装置投产.目前,国外针状焦生产技术已经成熟,主要生产厂家有:美国大陆石油公司、美国大湖炭素公司、日本兴亚石油公司、日本三菱化成(30kt/a 年煤沥青针状焦)、日铁化学户烟工厂(50kt/a 年煤沥青针状焦);此外,美国联合碳化公司、壳牌公司也生产针状焦.我国对针状焦的生产研究始于20世纪80年代初,“六五”期间起将针状焦列为国家重点科技攻关项目.1986年由鞍山热能研究院承担的煤沥青针状焦中间试验顺利完成,1987年初,山东济宁煤化公司与鞍山热能研究院合作开展了以煤沥青为原料生产针状焦的探索试验和扩大的中间试验,1989年初该试验顺利完成并通过鉴定.我国第一套采用溶剂处理静置法的工业试验装置于2000年7月开始运行.2006年8月,拥有自主知识产权的我国第一套煤沥青针状焦工业化生产装置在山西宏特煤化工有限公司建成投产,预计到2007年底可生产出针状焦10~15kt/a ,装置运行稳定后年产量可达到50kt/a.我国2005年生产高功率、超高功率电极分别为165kt/a 和65kt/a ,进口针状焦100kt/!,价格达1000美元/t.按照我国电炉炼钢发展趋势,到2010年,国内针状焦年需求量将超过400kt/a.需求量较大,增长速度也非常快.随着研究的深入,针状焦用于锂离子电池电极材料[16]技术也逐渐成熟,为针状焦的应用提供了更广阔的新天地.6结束语针对国内煤沥青针状焦的生产研究现状,需在下述方面做进一步的研究:原料预处理阶段,各馏分的作用和比例需要明确量化;抑制杂环化合物引起的晶胀现象;探讨煤沥青针状焦影响其性能指标的临界结构的合理参数,扩大用针状焦制造的高功率电极在特种冶金方面的应用.参考文献[]肖瑞华煤焦油化工学[M]北京冶金工业出版社,[]李玉财,魏中振,苏久明针状焦的工业化生产[]精细与专用化学品,(3)6白万培等:煤沥青针状焦研究综述2007年551..:2002.2.J .20021:-8.[3]Chul Wan Park,Seong -Ho Yoon,S eung M Oh.An EVS study f or the comparision of graphitiz ation behaviors of two P etroleum ne e-dle cokes[J].Carbon,2000,38:1261-1269.[4]张怀平,吕春祥,李开喜,等.针状焦的结构和原料[J].煤炭转化,2001(2):22-26.[5]甘伟斌,蔡仁杰.状焦技术的研究现状[J].浙江化工,2005(2):27-30.[7]李太平,王成扬.针状焦技术的研究进展[J].炭素,2004(3):11-16.[8]Seong -Ho Yoon,Y ozo Korai,Isao Mochia,et al.Axial nano-scale misrostructures in graphitized fibers inherited f rom liquid crystal mesophase pitch[J].Carbon,1996,34(1):83-88.[9]李同起,王成扬.炭质中间相形成机理研究[J].新型炭材料,2005(9):278-285.[10]李好管,朱凌浩.煤焦油沥青的综合利用[J].发展论坛,2000(8):8-12.[11]刘光武,叶煌.一种工业制取煤系针状焦的工艺[P].CN1386820.[12]冯映桐,沈宝依,余兆祥,万明纬.分离煤焦油中喹啉不溶组份的方法[P].CN1058984.[13]川野阳一,瓦田贵之,福田哲生.制备石墨电极用针状焦的方法[P].CN1289316.[14]戴惠筠.改质法制取煤系针状焦[J].燃料与化工,1990(6):38-41.[15]张家埭.炭材料工程基础[M].北京:冶金工业出版社,1992.87-125.[16]Hyeong -Gon Kang,Jong -Kw ang Park,Byoung -Sung Han,et al.Electrochemical characteristics of needle coke ref ined by mol-tencaustic leaching as an anode mater ial for a lithium -ion battery[J].Pow ersourse,2006,153:170-173.A Review of Research on Coal Tar Needle CokeBAI Pei-wan ,M ENG Shuang-ming(School of Chemistry and Chemical Engineer ing.Datong University,Datong S hanxi,037009)Abstr a ct:This article mainly introduces needle coke str ucture,coke-making principles,productive technics,and the pro-ductive situation at home and abroad.It puts forw ard my opinion about recently coke-making principle ,and think in my opinion,the application of needle coke in electrochemistry industry needs more r esearch.Key wor ds:needle coke;intermediate phase;liquid phase carbonization theory!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!(上接第52页)[5]岑小路.声波吹灰技术在燃煤锅炉上的应用[J].江西电力,2002,4(1):1-3.[6]郑州鑫泰电力机械制造有限公司.XT -18型燃气脉冲吹灰器应用效果及经济效益分析[EB/O L].http ://ww w.zzx intai.co m,2002-01-01.Analysis of the Soot -removing Technology Based onthe Method of Gas -fired PulseLI Wen -ting ,WANG Yu ,XU Na(School of Mechanical Electronic &Inf ormation Engineering,China Univ ersity of Mining Technology ,Beijing ,100083)Abstr a ct:In this article ,an ef fective and secure soot -removal system is deemed to be olesigned the key to solve the serious pr oblem of the soot in boiler.With the analysis of the f easibility and use bound f or vario us soot -blow ers,the predominance and application of the gas -f ired pulse soot -removal control system are expounded and the cost -ef fectiveness ana lysis about gas -f ire d pulse soot -removal control system is compared with other soot -removal systems.K y ;;f 2007年山西大同大学学报(自然科学版)56e w or ds:soot deposit soot -removal gas -ired pulse。

针状焦技术研究进展

针状焦技术研究进展

综述专论摘 要:本文介绍了针状焦的成焦机理、原料选择、生产工艺和主要性能指标,并对进一步的研究提出几点意见。

关键词:针状焦;成焦机理;原料预处理中图分类号:TQ524文献标识码:A文章编号: T1672-8114(2011)12-017-04马远荣1 程相林 2 陈一鸣3(1.西南石油大学化学化工学院,四川 成都 610500;2.中国矿业大学,江苏 徐州 221116;3.中国石油工程建设公司大连设计分公司, 辽宁 大连 116011)随着我国钢材品种竞争的不断加剧,用于生产优质钢及特种钢的电炉钢正迅速向超高功率和大型化方向发展,促使采用石墨化程度较高的针状焦来制备高功率(HP)及超高功率(UHP)石墨电极成为研究热点。

针状焦石墨化制成的HP及UHP石墨电极,具有化学稳定性好、抗热震性能强、机械强度好、耐腐蚀等优点,大大地提高了冶炼效率 [1,2]。

除此之外,针状焦还可以用来作为锂离子电池,电刷,核石墨,电化学容器及火箭技术等的新型骨料。

针状焦在显微镜下可观察到明显的纤维状纹理,其成焦机理可概括为以下三步[3]:沥青中化合物发生热缩聚形成小球状;小球体经融并、解体形成中间相沥青;在固化前阶段,中间相沥青分子在气体的剪切力作用下,进行定向有序排列形成针状结构,同时固化为焦炭结构即针状焦。

1. 针状焦的原料(1) 原料的结构和组成原料的结构和组成对针状焦性能质量的影响发挥着极其重要的作用,对其成焦机理的研究表明:用来生产针状焦的原料中须存在较高含量的芳烃,尽量减少灰分和杂质的含量[4]。

实际生产中对原料组分含量的针状焦技术研究进展要求见表1[5]。

但并不是所有的芳烃化合物都适合用来生产针状焦:芳烃中应少含酚类及杂环大分子化合物,如树脂类生成的焦炭是无定形炭,不能得到各向异性组织的针状焦;从构成芳烃的环结构及环的连接方式来看,线型连接的且环数为三至四环的六员环芳烃,有利于合成比较完整的石墨化纤维结构;适量的环烷结构和脂肪族短侧链的存在有利于中间相组织的形成[6,7],因为环烷氢通过氢转移反应,能够减缓反应的剧烈程度,为中间相产物提供融并和流动的机会,且脂肪族短侧链的快速脱除而形成的烷烃小分子气体和环烷结构脱氢形成的氢气排出,也成为炭化过程中气体的主要来源,需要指明的是产生的气体必须在固化之前排出,才有利于中间相分子的定向排列,但低分子量化合物的热分解所生成的气体对分子对定向排列并不能产生影响。

硝酸改性的SAPO-11模板炭的孔径分布及电化学性能研究

硝酸改性的SAPO-11模板炭的孔径分布及电化学性能研究
华 南师范大学学报 (自然科 学版 )
2 0 1 3年 5 月
Ma v 2 01 3
J OURNAL OF S OU TH C HI N A NORMAL UNI VERS I TY
第4 5卷 第 3期
Vo I . 4 5 No . 3
( N A T U R AL S C I E N C E E D I T I O N)
摘要 : 利用 质量分数 为 6 0 % 硝 酸直接 氧化 以 S A P O 一 1 1为模板 、 蔗糖 为碳 源 、 2步液相浸 渍法合成 的介 孔炭 , 并对材 料的形貌 和结构进行 了表征. 结果 表 明, 介孔炭 的表 面形貌和孔道 结构发 生 了变化 , 且 成功地 修饰 了含氧 官 能团 ,
文章编号 :1 0 0 0— 5 4 6 3 ( 2 0 1 3 ) 0 3— 0 0 7 3— 0 5
硝 酸改性的 S A P O 一 1 1模 板炭 的 孑 L 径 分布 及 电化 学 性 能 研 究
洪孝挺 , 吴小辉 , 伍俊 文 , 莫名月 , 李 敏 ,陈红雨 ,张秋云
( 华南师范大学化学与环境学院 , 环境理论化学省部共建教育部重点实验室 , 广东广 州 5 1 0 0 o 6 )
最近 , 作者 采 用 新 型 分 子 筛 S A P O 一 1 1 、 S A P O . 3 4
成 功合 成 了具有 双 峰 孔 道 结 构 , 高 比表 面 积 的 介孔 炭 材料 . 相 同条 件 下 , 介孔炭 C 一 1 1在 1 mo l / L K O H 电解液 中具 有 良好 的 电化学 性 能 J , 但 是 痕 量 的 杂 质 对材 料 的导 电性 能 有 一 定 的 影 响. 本 文研 究 硝 酸 氧化技 术对 高 浓度 硝酸 氧化 介孔 炭 C 一 1 1孔 径 分布 、

针状焦改性作为锂离子电池负极材料的研究

针状焦改性作为锂离子电池负极材料的研究

针状焦改性作为锂离子电池负极材料的研究焦妙伦;陈明鸣;王成扬;赵品一【摘要】通过对针状焦在750~2 200℃进行炭化处理,并将针状焦生焦进行沥青基两亲性炭材料(ACM)包覆,900℃炭化后继续用氢气对其还原处理,从而对针状焦材料的电化学性能进行了优化.利用扫描电子显微镜(SEM)、×射线衍射(XRD)和恒流充放电等方法对热处理及炭包覆还原处理的针状焦进行表面分析以及结构研究.实验结果表明:900℃炭化的针状焦具有较好的电化学性能,对其进行炭包覆以及氢气还原处理以后,针状焦基锂离子电池负极材料的首次库仑效率、倍率性能和循环性能均得到了一定的提高.%Carbon coating followed by H2 reduction was used to improve electrochemical properties of calcined needle coke using as lithium ion battery (LIB) anode material.Needle coke were calcined in N2 at 750,900,1 300,1 500,2 000 and 2 200 ℃C,respectively.The carbon precursor for coating is an amphiphilic carbonaceous material oxidized from coal tar pitch.Scanning electron microscopy (SEM),X-ray diffraction patterns (XRD) and galvanostatic charge/discharge were carried out for the characterization of the resulted samples.NC@C-H900 sample of 3-10 μm in size has an average charge specific capacity of 357.9 mAh/g at 0.1 C (37.2 mA/g).Carbon coating and H2 reduction improve the sample's initial coulomb efficiency,rate performance and cycle stability.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)001【总页数】5页(P3-7)【关键词】针状焦;锂离子电池;ACM;包覆处理;氢气还原【作者】焦妙伦;陈明鸣;王成扬;赵品一【作者单位】天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,化工学院协同创新中心,天津300350;天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,化工学院协同创新中心,天津300350;天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,化工学院协同创新中心,天津300350;天津大学化工学院绿色合成与转化教育部重点实验室,化工学院协同创新中心,天津300350【正文语种】中文【中图分类】TM912.9由于不可再生资源的日益枯竭,以及在环保意识越来越引起人们关注的时代背景下,电池技术取得了突飞猛进的进步,二次环保绿色电池成为电池技术发展的首选。

5%硝酸活化镀镍层

5%硝酸活化镀镍层

5%硝酸活化镀镍层
5%硝酸活化镀镍层是一种常用的表面处理方法,主要应用于提高金属表面的耐腐蚀性和装饰性。

在处理过程中,需要使用一定浓度的硝酸对镀镍层进行活化处理,以提高其表面活性和耐蚀性。

首先,5%硝酸活化镀镍层的原理是基于硝酸的强氧化性质。

硝酸是一种强酸,具有很高的氧化还原电位,能够与金属表面的镍层发生氧化还原反应,生成具有更高耐蚀性的氧化物层。

同时,硝酸还能够溶解掉表面的杂质和不良的镀层,进一步增强基材的耐蚀性。

其次,5%硝酸活化镀镍层的工艺流程包括前处理、镀镍和活化处理三个主要步骤。

前处理主要是对基材表面进行清洁和预处理,去除表面的油污、锈蚀和杂质等。

镀镍是在基材表面沉积一层镍层,起到保护和装饰的作用。

活化处理则是使用5%的硝酸对镀镍层进行处理,使其表面活化并生成具有耐蚀性的氧化物层。

此外,5%硝酸活化镀镍层的优点包括高耐蚀性、高装饰性和良好的结合力等。

经过活化处理的镀镍层表面形成了致密的氧化物层,能够有效阻止腐蚀介质对基材的侵蚀,提高了表面的耐蚀性。

同时,活化处理还能够改善镀镍层的外观和质感,使其具有更好的装饰效果。

另外,活化处理还能够提高镀镍层与基材之间的结合力,防止镀层脱落和起泡等问题。

总之,5%硝酸活化镀镍层作为一种有效的表面处理方法,在金属表面处理领域得到了广泛应用。

通过合理的工艺控制和处理条件,可以获得具有优异耐蚀性和装饰性的镀镍层,满足不同领域的需求。

生针状焦制备新能源电池碳负极材料课设

生针状焦制备新能源电池碳负极材料课设

生针状焦制备新能源电池碳负极材料课设
研究目的:生针状焦制备新能源电池碳负极材料的课设目的在于探究生针状焦作为碳负极材料在新能源电池中的应用潜力,并对其制备过程进行验证和优化。

实验步骤:
1. 材料准备:准备所需的原料和试剂,包括煤炭、催化剂等。

2. 生针状焦制备:将煤炭样品在高温条件下进行焦化反应,使其形成生针状焦。

3. 表征分析:利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)等技术手段对生针状焦的形貌和结构进行分析。

4. 电化学性能测试:将制备好的生针状焦作为碳负极材料,与其它合适的阳极材料组装成电池,进行充放电性能测试。

5. 结果分析:通过对实验结果进行分析,评估生针状焦作为碳负极材料的性能,并进行改进和优化。

6. 总结报告:根据实验结果撰写课设报告,对生针状焦制备新能源电池碳负极材料的方法和应用进行总结和讨论。

注意事项:
1. 实验过程中要注意安全,遵守相关实验操作规范。

2. 实验中的仪器设备和试剂使用要符合实验要求。

3. 实验前可进行相关文献调研,了解前人研究成果,有助于实验设计和结果分析。

4. 结果的分析和讨论要有理论支持,并结合实验数据进行合理解释。

5. 实验过程中出现的问题和挑战可以进行讨论,并提出解决办法。

6. 实验报告结构要清晰明了,包括引言、实验方法、结果与讨论、结论等部分。

针状焦分析前处理条件的探究

针状焦分析前处理条件的探究

- 79 -工 业 技 术0 引言针状焦是炭素材料中大力发展的一个优质品种,具有热膨胀系数低、导电率高以及易石墨化等优点,主要应用于锂离子电池[1]、高功率及超高功率石墨电极生产、电化学容器[2]等领域。

根据原料路线不同,针状焦可以分为油系针状焦和煤系针状焦。

油系针状焦是以热裂化渣油和催化裂化澄清油等石油加工厂重质馏分油为原料,经延迟焦化和煅烧等工艺过程制得而成。

煤系针状焦以煤炼焦副产品煤焦油沥青为原料,经原料预处理、延迟焦化和煅烧3个工艺过程制得[3]。

近几年,针状焦成为石化领域关注的热点之一,市场规模不断扩大。

为推进中国石化高端碳材料发展,需要推广油系针状焦自主成套生产技术,2020年中国石油化工股份有限公司金陵分公司与大连石油化工研究院对Ⅰ套焦化装置生产工艺进行改造,生产针状焦系列产品。

随着该项目投产成功,在产品检验上做好充分准备,确保数据分析准确及时就显得尤为重要。

根据相关方法标准,针状焦不同分析项目的前处理条件均不同,该文通过对不同前处理条件下针状焦失水率进行对比,统一了前处理条件。

1 试验部分1.1 试验样品试验样品为金陵分公司生产的锂离子电池负极材料用煅前油系针状焦。

产品标准为GB/T 37308—2019《油系针状焦》。

该标准适用于以含芳烃的石油类重质油为原料,经原料预处理、延迟焦化生产的煅前针状焦及再经煅烧的煅后针状焦,可用作石墨电极、锂离子电池负极材料、特种炭素制品等的原料。

金陵分公司主要通过灰分、挥发分、总水分、干燥基水分、真密度和硫含量等指标来评价针状焦性能的优劣。

1.2 试验条件针状焦及普通石油焦均为金陵分公司产品。

根据相关方法标准,将针状焦及石油焦(产品标准NB/SH/T 0527—2019)不同项目分析过程中需要进行的前处理条件及部分项目的分析条件汇总,见表1。

从表1可以看出,针状焦及石油焦的各个分析项目的前处理条件均有所不同。

如果严格按照方法标准对每个项目分别进行样品前处理,存在几点不足。

表面活化对石墨烯电化学性能的影响

表面活化对石墨烯电化学性能的影响

表面活化对石墨烯电化学性能的影响
刘斌;朱令之;韩恩山;许寒
【期刊名称】《电池》
【年(卷),期】2017(047)006
【摘要】用硝酸对石墨烯进行表面活化处理.通过XRD、SEM、BET比表面积分析、红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和电化学阻抗谱(EIS)等测试,分析硝酸处
理对材料表面及电化学性能的影响.硝酸处理后,样品表面的羟基和羰基含量增加.改性石墨烯以0.1 A/g在1.5~4.2V循环,首次放电比容量为110.9 mAh/g,循环500次的容量保持率为95.22%.
【总页数】4页(P332-335)
【作者】刘斌;朱令之;韩恩山;许寒
【作者单位】河北工业大学化工学院,天津300130;中国电子科技集团公司第十八
研究所,天津300384;河北工业大学化工学院,天津300130;河北工业大学化工学院,天津300130;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384
【正文语种】中文
【中图分类】TM533
【相关文献】
1.碱活化石墨烯对磷酸铁锂电化学性能的影响 [J], 何湘柱;邓忠德;胡燚;孔令涌;尚
伟丽
2.羧基功能化和表面活性剂修饰对石墨烯电化学性能的影响 [J], 于建华;许丽丽;朱
倩倩;王晓霞;云茂金;董立峰
3.碘-活化石墨烯复合正极材料的制备及电化学性能研究 [J], 张倩; 李峰辉; 张爱民; 李发闯
4.石墨烯的种类对剑麻纳米纤维素/石墨烯/聚苯胺复合材料电化学性能的影响 [J], 陈梓润;韦春;龚永洋;徐子豪
5.高锰酸钾对石墨烯及石墨烯-CaTi_2O_4(OH)_2复合材料电化学性能的影响 [J], 包启富;董伟霞;顾幸勇;黄凌宇
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不同活化工艺对电解镍始极片结合力及性能的影响

不同活化工艺对电解镍始极片结合力及性能的影响

不同活化工艺对电解镍始极片结合力及性能的影响张贝贝;王春霞;吴光辉;胡小萍;林茜【期刊名称】《表面技术》【年(卷),期】2017(46)1【摘要】目的为了提高电解镍始极片与基体的结合力,增加镀层耐蚀性能,改善镀层质量。

方法通过采用不同的活化工艺对基体进行表面处理后制备镀层,采用划格法测试镀层与基体的结合力,用场发射电子扫描显微镜观察镀层与基体的截面形貌,用X射线衍射仪(XRD)分析镀层的相组成、应力以及镀层晶粒尺寸大小,用电化学工作站研究镀层的耐蚀性能。

结果基体经过活化工艺处理后,镀层与基体结合均匀、致密、完整,大幅提高了镀层与基体的结合力,改善了镀层质量,镀层内应力由287.2 MPa降低到220.0 MPa,并且活化工艺不会给镀层引入其他杂质元素以及改变晶粒尺寸大小。

电化学性能测试后发现,经过活化工艺后的镀层耐蚀性能增大,自腐蚀电位由-0.5481 V升高到-0.3980 V;自腐蚀电流密度由9.941μA/cm^2降低到2.927μA/cm^2。

结论钛基体经过活化处理后,生成一层薄的活化膜,这层活化膜通过提高钛基体的表面活性,改变钛基体表面状态,来提高金属电沉积层与钛基体的结合强度,同时镀层的综合性能也得到了改善。

【总页数】5页(P224-228)【关键词】活化工艺;结合力;截面形貌;相组成;应力;耐蚀性【作者】张贝贝;王春霞;吴光辉;胡小萍;林茜【作者单位】南昌航空大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TG174.44【相关文献】1.镍电解始极片压纹失败的分析及工艺改进 [J], 张彬;孙东明;涂皓;童切2.基于PLC的镍电解始极片加工机组全自动控制系统 [J], 刘振波3.不溶性阳极材料对电解镍始极片的影响 [J], 王春霞;张贝贝;吴光辉;胡小萍;林茜4.糖精钠和硫酸铈对电解厚镍始极片性能的影响 [J], 杨芬;王春霞;刘辉;彭雄宇5.阳极电解活化前处理的电流密度对304不锈钢电镀镍结合力的影响 [J], 陶金;朱增伟因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

针状焦在锂离子电池负极材料上的应用及要求

针状焦在锂离子电池负极材料上的应用及要求

针状焦在锂离子电池负极材料上的应用及要求1. 应用:
1) 作为主要的负极材料,与正极材料(如氧化钴锂)配合使用,制造锂离子电池。

2) 在电动汽车、便携式电子设备等领域广泛应用。

2. 要求:
1) 高比表面积和低结构密度,以获得高电容量。

2) 高纯度且无杂质污染,避免电化学反应副产物的产生。

3) 理想的层状结构和高度石墨化,确保良好的电子传导性和离子扩散性。

4) 粒径和分布均匀,有利于电极制备和电池性能。

5) 热稳定性良好,避免热失控等安全隐患。

6) 具有一定的机械强度和抗体积膨胀能力,以适应充放电过程中的体积变化。

针状焦需要满足高比容量、高纯度、良好结构、理想粒度分布、热稳定性和机械强度等多方面要求,才能够作为优质的锂离子电池负极材料,满足电动汽车和便携式设备对高能量密度和长循环寿命的迫切需求。

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摘 要 在 不 同浓度 的硝 酸 中对 针状 焦样 品进 行 活化 处理 后 , 用红 外光 谱 和 X射 线衍 射 分 析 表 征 了样 品 的表 面成分 及其 内部 结构 , 通 过循 环伏 安 法 测试 了样 品 的 电化 学性 能. 研 究结 果表 明 ,
经硝 酸活化 处理 后针 状 焦 的表 面含氧 官 能 团羧 基 、 羟基 和羰 基 的含量 增加 ; 针 状 焦的平 均微 晶尺 寸
的峰最强 、 最宽, 说 明经硝酸 氧化后 它 的结 晶度最 高.
也就是 同样 的加热 条件 下 , 针状 焦 经 4 O HN( ) 3氧
图 1 活 化 前 后 针 状 焦 试 样 的 红 外 光 谱
F i g . 1 I n f r a r e d s p e c t r o s c o p y o f n e e d l e c o k e b y
n o— a c t i v at i o n a n d a c t i va t i o n
4 0 2 O 4 O 6 O
1 实 验 部 分
1 . 1 原 料 准 备
8 0
1 . 2 结 构 表 征 与 测 试 1 . 2 . 1 结 构 表 征
将原 料煤 系针状 焦 ( 山 西 宏 特煤 化 工 有 限公 司
红外光谱 ( F T I R) 分析采用 F T I R -1 7 3 0型 傅 立
晶层 间距 、 晶粒尺 寸按 文献 [ 9 ] 中的公式 计算 并结 合 J a d e 软件 进行 分析 .
1 . 2 . 2 电 化 学性 能 测 试
氧化 后样 品 的红 外 光 谱 在 3 4 3 0 c m_ 。 , 1 7 2 0 c m 和 1 2 0 0 c m- 1 附近 , 峰强 度都 有 明显 的加 强 , 说 明经 过 硝酸 氧化后 三种 含 氧 官 能 团 的含 量 增 加 了 , 其 中
是 浓度 过低 , 不 能对针 状焦 的表 面结 构有大 的影 响 ;
经 6 0 HN0 活 化后 含 氧 官能 团 比较 少 的原 因则
缩振动峰 , 表 现 为 强 而 宽 的谱 带 , 可 能 的表 面 基 团
是 浓度 过高 破坏 了针状 焦 的表 面 结 构 , 从 而使 得 各
羧基、 羟基 和羰基 增加 得最 多 同时 吸收强度 也最 强 ; 而经 2 O HNO。 活化 后 含 氧官 能 团 比较少 的原 因
1 2 0 0 c m 附近. 根 据文 献 [ 3 ~5 ] 记载, 上 述 谱 峰 的
归属 一般认 为 : 3 4 3 0 c m 附近的 吸收峰是一 O H 伸
5 4




叶红外 光谱仪对试样 的表面官能 团进 行表征分析 . x射 线衍 射 ( X R D) 分 析 采 用 丹 东 射 线 仪 器 厂 Y一 2 O 0 O型 X射 线衍 射 仪 , 操作 条 件 : 铜靶 辐 射 , 管 电压 3 0 k V, 管电流 2 0 mA. 扫描范 围 1 5 。 ~7 5 。 , 步
进 行 电焊涂 胶 , 放置 2 4 h后 在一 定 浓 度 的 KOH 电
解 液 中进行 电化 学性 能测 试 . 试样 分 别 编 号 为 1 , 2 ,
3 , 4 . 未 作任 何 处 理 的 针 状 焦 编 号 为 试 样 0 , 如表 1
所示 . 通 过对 照 试 样 0和 试 样 1 ~ 4以研 究 HNO。 活化 前 后对 其 电容特性 的影 响 ; 通 过 对 照 试样 2 、 试 样 3和试 样 4以研 究 温度 相 同时浓 度对其 性 能 的影 响; 通 过 对照 试样 1和试 样 3以研 究 浓 度 相 同时 温
的增多 , 含 氧量 相 对 也 较 多 , 说 明 加 热 活 化 后 针 状
2 结 果 与讨论
焦 表 面 结合 了大 量 的 含 氧 官 能 团 , 并 且 氧 以羧 基 、
羟基 和 羰基 形 式存 在 .
2 . 1 红 外 光 谱 分 析
从图 1 b中对 比试样 2 、 试 样 3和 试样 4可 见 , 在 加热 条件下 , 经 4 0 HNO 。活化 的样 品 , 其 红 外
究 基础 上 , 本 文 采用 硝 酸 为 活 化 剂 对 针 状 焦进 行 活 化, 从 活化 的条 件 出发 , 通过 经活 化处 理 的针状 焦产 生 的含 氧官 能 团 的变 化 和针状 焦 的 内部结 构 的变化 来研 究 电极 材料 比电容 的变化 .
2 5 8 O 8 O
应羧 基 或羰 基 中的 C— O伸 缩 振 动峰 ; 1 2 0 0 c m- 1 处是 C — o 的特征 吸 收 峰 , 该 峰 表 现 了 样 品 表 面 的 羧基 和 羟基 中 C — O的伸 缩振 动.
对 比图 1 a中 试 样 0 , 试样 1 , 试 样 3可 见 , 硝 酸
有 所 降低 ; 针状 焦 的比 电容从 活化 前 到活化 后提 高 了 6 4 . 1 .
关 键 词 针 状 焦 , 硝 酸 活化 , 电化 学 性 能 中图分 类号 O6 4 6 , TQ5 2 2 . 6 5
生产 ) 研磨 至粉 末状 , 过 2 0 0目筛 , 然后 取 5份 , 每份
进 宽度 为 0 . 0 5 。 . X RD的测试 分析 结果 中, 试样 的微
是羧 基 和羟基 , 羧基 对 电极 材 料 比电容 的提 高 贡献 最大 , 并且 在大 电流充放 电条 件下 , 氧化 处理 后 的电
极材 料 能够保 持 较 好 的容 量 稳 定 性 ; 1 7 2 0 c m 对
尤 以羟基 含量 的增 幅最 大 , 这 使 得 针状 焦 表 面 上 总
的含氧 量 比氧 化前 有 了大 幅 度 的增 加 , 并 且 各 个 吸 收 峰百 分 比也 增 大 了 , 氧化 后 的针 状焦 吸 收强 度 也 增 强 了. 而且 对 比试 样 1和 试 样 3的 红外 光 谱 图可 以发现 , 加热 活化 后 各个 吸 收峰 百 分 比增 加 同时 吸 收强度 也较强 , 含 氧 官 能 团羧 基 和 羟基 有 了大 幅 度
电池 以及 超级 电化 学 电容器 的电极 材料也 具 有广 泛
的应 用前 景. 电极 材料 的表 面状 态 对 电极 的 比电 容 有 一定 影 响. 前 人 曾经采 用 了稀 硝酸 、 双 氧水 和二 氧 化 碳 等为 氧化 剂 , 通过 对 其 表 面氧 化 改 性 来 考 察含
氧 官 能 团对 电极材料 比电容 的影 响. _ 3 目前 活 化 多 采 用碱 活化 法 , 通过 碱 活 化 来 研 究 炭 材 料 的 比表 面
电化学 性 能 测 试 是 以 质 量 分 数 为 3 0 K OH
溶液做 电解 液 , 采 用三 电极体 系 , 饱 和 甘汞 电极为 参
比电极 , 3 0 2 铂 电极 为辅 助 电极 . 利用 武 汉 科思 特 仪
器有 限公 司 的 C S 3 5 0电 化 学 工作 站对 电 极 进 行 循 环伏安 曲线 ( C V) 的测试 . 本 实验 测 试 参 数设 置 : 高 电压 0 . 0 5 V, 低 电压 一0 . 0 5 V, 扫 描 速率 2 mV/ s , 等待 时间பைடு நூலகம்2 0 0 S , 循环 圈数 5 .
活化 2 4 h, 在8 0℃恒 温水 浴下将 3份针 状焦 分别 在
2 O , 4 0 , 6 O 的硝酸 溶 液 中活 化 2 4 h , 再 分 别 用 蒸 馏水 过 滤至 中性 , 并在 8 O℃~ 9 0℃干 燥 3 h , 然 后 分别 与导 电炭 黑 、 聚 四氟 乙烯 溶 液 ( P TF E ) 按 8: 1: 1的质 量 比均 匀 混 合 后 , 将 混 合 物 铺 到 泡 沫 镍 上, 用 压片 机压 成直 径为 1 . 3 2 c m 的 圆片 电极 , 最 后
强趋势 , 说 明硝 酸 氧 化后 针 状 焦 的结 晶度都 有 所 提
高. 结合 晶体结构 参数 ( 见第 5 5页表 2 ) 还 可 以看 出 , 衍 射峰 的位置 向低衍射角方 向移动 , 但 是它们 的层 间
距 变化不大 , 这 和针 状焦本身 内部结 构规整度 较高有 关. 图2 b是 图 2 a的放 大 化 , 可 以看 出氧 化 后试 样 3
度对 其 电容 特性 的影 响.
表 1 试 样 的活 化 条 件
Ta b l e 1 Ac t i v a t i o n c o n d i t i o n o f s a mp l e s
积 和孔 径分 布 . 但碱 活化 法存 在很 多 问题 , 如 活化 费 用高、 活化装 置 的腐蚀 和 活化 温度 高 等[ 7 ] , 而且操 作 比较 复杂. 在 Ya n g等[ 8 对 针 状 焦 的 氧 化 活 化 的研
活化前后针状焦试 样 的红外 光谱 见 图 1 . 图 1中
数字 0 , 1 ~4 分别对应试 样 0 、 试样 1 ~4 . 样 品的几个 主要吸 收峰 的位置 出现在 3 4 3 0 c m_ 。 , 1 7 2 0 c m 和
光 谱 图的各个 吸 收 峰百 分 比增 加 最 大 , 含 氧 官能 团
* 国 家 自然 科 学 基 金 资 助 项 目( 2 1 0 4 3 0 0 9 ) 和 山 西 省 国 际 科 技 合 作 项 目( 2 0 1 1 0 8 1 0 1 9 )
1 )硕 士 生 ; 2 )教 授 、 博 士生 导 师 , 太原 理 工 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 , 0 3 0 0 2 4 太 原 收 稿 日期 : 2 0 1 2 - 0 2 — 2 9 ; 修 回 日期 : 2 0 1 2 - 0 5 — 1 8
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