石墨化针状焦的粉碎及储锂陛能研究.pdf

第36卷第3期
非金属矿
2013年5月
Non-metallic Mines
May,2013
石墨化针状焦的粉碎及储锂性能研究
沈丁杨绍斌吴晓光米晗
(辽宁工程技术大学材料科学与工程学院,辽宁阜新123000
摘要以石墨化针状焦为原料,研究了粉碎方式和沥青包覆对石墨化针状焦形貌、振实密度和储锂性能的影响规律和机理。结果表明,石
墨化针諛焦经过气流粉碎后呈破碎状,而经过杌楲涡旋粉碎后呈球形或椭球形,且表面光滑。随着机椃涡旋粉碎次数的增加,颗粒粒径D50逐渐
减小,振实密度先增加后减小;当粉碎3次时D50为162um,p达到最大值0909g(cm2。沥青包覆形成的校壳结构可以显著改善石墨化针状焦
的电化学性能,包覆后的石墨化针状焦首次放电容量和充放电效率分别323mAhg和895%,经过50次備环后的容量保持率达88.2%。
关键词锂离子电池针状焦粉碎储锂性能
中图分类号:TQ127.1;TM912.9文献标识码:A文章编号:10008098(2013)03-000403
Crushing Process and Lithium Storage Properties of Graphited Needle Coke
Shen Ding Yang Shaobin Wu Xiaoguang Mi Han
(College of Materials Science and Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin, Liaoning 12300
act The mechanism and influence of crushing way and asphalt coating on the morphology, tap density and lithium storage properties of
graphited needle coke was investigated. The results show that the graphited needle coke crushed by flow appears fragmentized and that crushed by
mechanical voex appears spherical or ellipsoidal withmooth surface With the crushing number of mechanical vortex increasing, the particle size D50
decreases, tap density increases first and then decreases. The value of 50 equals to 16.2 um and p reaches its maximum, 0.90/cm, after crushing
three times. The formation of core-shell structure of graphited needle coke coated by asphalt can improve its electrochemical properties, the initial
ishare capaciy an ar isha cn a 2 m an 8 etiel te capacity retention reaches.2%after 0 cycle
Key words lithium ion battery needle coke crushing lithium storage properties
锂离子电池具有能量密度大、工作电压高、循环能满足高性能锂离子电池对电极材料颗粒尺寸形貌
寿命长、无污染及价格低廉等优点,广泛应用于手机、和振实密度的要求,必须对其进行粉碎,而关于这方
笔记本电脑和数码相机等便携式电子设备,并逐渐向面的报道较少。本实验以石墨化针状焦为原料,借助
空间技术和动力汽车等新领域扩张。目前,大规模商矿物加工技术和手段,研究了粉碎方式对材料形貌和
业化的锂离子电池负极材料为石墨类材料,主要包括振实密度的影响规律和机理,以及沥青包覆对材料储
天然石墨和人造石墨两大类。与天然石墨相比,人造锂性能的影响,为开发高性能、低成本的锂离子电池
石墨具有石曌化程度高循环性能好等优点,约占据负极材料提供一定的理论依据和参考价值。
了负极材料40%的市场。
1实验部分
针状焦是一种优质的炭材料,具有易于石墨化、1.1原料试剂及设备以某磯素厂生产超高功率电
杂质含量低、导电率高和价格低廉等优点,主要用于极过程中形成的石墨碎为原料,主要成分为石墨化针
生产电炉炼钢、核反应堆减速材料及制造火箭发射状焦,粒度为200~500um。沥青,工业级,充矿科蓝煤
所用的超高功率电极等领域。随着生产技术的进焦化有限公司;煤油,工业级,沈阳金力达化工有限公
步,国内针状焦生产规模逐渐扩大,价格逐渐降低,司。QLMⅡ型气流粉碎机,沈阳飞机研究所粉体公司;
使针状焦大规模用作锂离子电池负极材料成为可DL型机楲涡流粉碎机,江阴天缘粉体设备有限公司。
能。Kang等叫和王邓军等分別研究了针状焦在1.2材料的制备分别采用QLM-Ⅱ型气流粉碎机
500~900℃和700~2800℃热处理过程中石墨微晶结和DL型机械涡流粉碎机对石墨化针状焦原料进行
构的变化规律及电化学性能。叶冉等阳研究发现酚粉碎,获得不同粉碎次数的石墨化针状焦
醛树脂包覆可以较大程度提高石墨化针状焦的充放
取一定量濒青溶入煤油中,待充分溶解后按照炭
电效率和循环性能。目前生产的针状焦颗粒较大,不包覆量为10%(质量分数)加入粉碎后的石墨化针
状焦,然后转入搅拌式反应釜于500℃进行炭化,再
收稿日期:2013-03-22
基会项目:国家自然科学基金(5I27419;高等学校博士学科点专转入高温炉于2000C下进行石墨化,随炉冷却后过
项研究基金(2009121100)0
74m标准筛,获得沥青包覆石墨化针状焦。