包覆修饰石墨微观结构与嵌锂电化学分析

采用现代仪器测试和恒电流充放等电化学测试手段,对包覆修饰石墨微观结构与嵌锂电化学进行分析.扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)和X射线衍射仪(X-ray)测试表明,热处理工艺使得石墨微晶尺寸增大,微晶的有序度提高,d002值变大,同时包覆修饰使得石墨微粒表面形成包覆炭层,石墨表面钝化.电化学测试表明,包覆修饰减弱了充放电过程中不可逆分解反应,使锂在石墨中的嵌入电位得到改善,石墨负极中固相锂离子的扩散系数适度增大.     

锂离子电池用中间相炭微球的低温表面修饰

采用CoCl2对中间相炭微球进行低温表面修饰,进行了表征和性能测量,并研究对其性能的影响.结果表明,低温热处理中间相炭微球仍以低温炭结构为主,但是微球表面的碳微晶尺寸比内部的大;低温表面热处理能够明显提高中间相炭微球的可逆容量,在不降低充电容量的情况下将首次库仑效率从52.2%提高到87.2%,并改善了循环性能.低温表面修饰使中间炭微球表面碳结构的有序化程度增强,有效地缓解了碳表面的不可逆电化学反应.     

中间相炭微球的二次生长

为考察中间相的形成和生长机理,将一种煤沥青制备的中间相炭微球添加到另一种沥青中进行二次热缩聚,结果发现中间相炭微球可以进行二次生长。二次热缩聚中间相炭微球的产率、粒径分布、表面和断面的形貌表明添加的中间相炭微球对于沥青热缩聚过程的物理作用更为主要;二次热缩聚过程包含了添加的中间相炭微球的二次生长过程和原料沥青独立成核生长两个相互竞争的过程,中间相炭微球的添加量对这两个过程有着重要的影响;中间相炭微球的生长是基本构筑单元不断进入相界面的构筑过程。     

球形微膨胀石墨电极材料的制备及其表征

以石墨化中间相炭微球(MCMB)为前驱体,采用氧化、微膨胀法制备了微膨胀石墨电极材料(e-MCMB);采用X射线衍射仪和扫描电镜表征样品的外貌、结构,并采用恒电流充放电测试和循环伏安法研究了微膨胀石墨电极在LiPF6有机电解液体系中的电化学行为.结果表明,微膨胀石墨材料有良好的球形形状,晶体参数La10、Lc和平均堆积碳层数与MCMB相比显著减小;平均层间距d(002)大于石墨材料,在0.411～0.418nm范围;首次充电在4.5～4.8V间存在明显的“电化学活化”现象,储能行为不同于传统石墨材料;在2.5～4.8V电压区间,放电比电容量达143.7F/g;将微膨胀石墨正极材料与石墨负极材料匹配,预计能得到高能量密度的锂离子电容器.     

均相成核和非均相成核碳质中间相的异同

为系统研究均相成核和非均相成核碳质中间相的异同,以一种几乎不含喹啉不溶物和一种含有较多喹啉不溶物的煤焦油沥青为原料分别制备了两种成核体系的碳质中间相。通过研究它们的形成发展过程和内部结构特征,发现两种不同体系的碳质中间相具有不同的成核方式和生长过程,且它们的内部结构差异很大,可以用于不同炭材料生产的前驱体。虽然它们的具体生长过程不同,但这两种不同成核体系生成的碳质中间相遵循相同的形成机理,即"颗粒基本单元构筑"机理。     

双电层电容器用淀粉基微孔炭微球制备及性能

以具有天然球形颗粒结构的生物质原料马铃薯淀粉为前驱体,通过(NH4)2HPO4活化和KOH二次活化制备微孔炭微球。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和N2吸附-脱附分别对样品的形貌特征和孔隙结构进行表征,并在6mol/L KOH电解质溶液中对样品进行电化学测试。结果表明:经二次活化后可制得比表面积2 325 m2/g,总孔容1.11cm3/g,微孔孔容0.82 cm3/g的高微孔率活性炭微球。所制炭微球具有优异的电化学电容特性:在50 mA/g电流密度下,质量比电容为304 F/g;在1 000 mA/g较大的电流密度下,质量比电容为277.4 F/g;在200 mV/s快速电压扫描速率下,循环伏安(CV)曲线仍能保持良好的矩形形状。     

热处理温度对锂离子电池用中间相炭微球结构及性能的影响

中间相炭微球作为一种重要的锂离子电池的负极材料,其结构直接关系到锂离子电池的充放电性能。以沥青为原料在惰性环境下,进行热缩聚反应,制备出中间相炭微球。采用XRD手段分别对炭化样品的和石墨化样品（热处理温度不同的炭微球）进行结构分析,又通过恒电流仪对他们的充放电性能进行了测试和结果比较。探讨了热处理温度对中间相炭微球结构及其性能的影响。     

中间相沥青基泡沫炭的气泡生长过程

以AR合成中间相沥青为原料,在不同的温度下发泡制得了泡沫炭.采用扫描电镜和光学显微镜等分析手段对中间相沥青基泡沫炭的气泡生长机理进行了初步研究,讨论了温度对泡孔结构的影响.结果表明,当温度从480℃升至540℃时,平均泡孔直径从500μm升到800μm.最初形成的泡沫在熔融沥青中分布不均匀,汇集在沥青的上表面;气泡在Z轴方向的形状是椭球形,在Z轴垂直方向为球形.中间相沥青基泡沫炭气孔的形状和泡沫的体积密度密切相关.形成的泡沫体在z轴方向存在明显的体积密度梯度.     

炭化温度对酚醛基活性炭纤维孔结构的影响

从酚醛纤维出发，经过炭化和KOH活化制备了酚醛基活性炭纤维（PACF），并对不同温度下炭化样品的比表面积、孔结构以及表面形态之间的关系进行了探讨。采用氮气（77K）吸附法测定PACF活性炭纤维的孔结构和比表面积。结果表明：用KOH在900℃对低于500℃炭化纤维进行活化，不能保持纤维形态，只能得到碳收率低、比表面积高的粉状物，而高于500℃炭化样品则可保持纤维形态。随着炭化温度的升高，所有样品的整体孔径分布范围基本相同，而平均孔径，比表面积和孔容逐渐缩小。     

Y形沥青基炭纤维的制备及不熔化处理对其性能的影响

采用Y形喷丝板，以中间相沥青为原料熔纺出Y形纤维，考察了Y形沥青纤维的纺丝特点。实验表明，Y形沥青纤维具有较高的分子取向，其炭化纤维具有较高的力学性能。研究了不溶化恒温时间对Y形炭纤维性能的影响，利用电子扫描显微镜（SEM）分析了纤维的微观结构。