中间相石墨微球与液体非水电解质的配伍性

中间相石墨微球是锂离子电池理想的炭负极材料 [1 ] ,在组配锂离子电池时必须选择合适的电解液组成 ,才能充分表现出其优良的充放电性能 ,这里我们选择了经 2 80 0℃处理的具有良好贮锂结构的煤焦油沥青基中间相石墨微球试样 ,组配了 6种常用的电解液 ,考察了试样在 6种液体非水电解质中的充、放电性能 ,讨论了中间相石墨微球与电解液的相容性。1　实验部分以精制煤焦油沥青为原料 ,在一定的工艺条件下制得含有部分原生喹啉不溶物的煤沥青中间相石墨微球 ,2 80 0℃条件下进行高温石墨化。XRD光谱学技术测得试样的主要结晶学参数 d0 0 2 =0…     

低喹啉不溶物含量煤沥青的研制及其炭化行为探讨

以煤焦油为原料，选用正已烷和苯混合溶剂，通过溶剂革取分离和蒸馏，制备得到低喹啉不溶物含量净化煤沥青。在不同条件下对所制取的低喹啉不溶物含量煤沥青进行炭化热处理，分析了净化沥青的炭化行为。将净化沥青炭化产物制成光片，观测其显微组织结构特征和中间相球体的生长发育，判定作为针状焦和碳纤维原料的可能性。     

不同粒径中间相炭微球活化性能的比较

以热聚合煤沥青制得的三种粒径不同的中间相炭微球(MCMB)为原料,用氢氧化钾(KOH)做活化剂,在不同活化条件下对这三种中间相炭微球进行活化.其活化条件为:碱炭比为1-5,活化温度为700-900℃,活化时间为60-180 min.考察了活化条件对这三种中间相炭微球的活化收率、碘吸附值的影响.     

不同粒径中间相炭微球活化性能的比较

以热聚合煤沥青制得的三种粒径不同的中间相炭微球(MCMB)为原料，用氢氧化钾(KOH)做活化剂，在不同活化条件下对这三种中间相炭微球进行活化．其活化条件为：碱炭比为1-5，活化温度为700-900℃，活化时间为60-180min．考察了活化条件对这三种中间相炭微球的活化收率、碘吸附值的影响．     

中间相炭微球的结构对其电化学性能的影响

为了研究不同结构的炭微球对其电化学性能的影响,用聚合法以煤焦油为原料在添加和不添加炭黑的条件下制备中间相炭微球,用高倍扫描电镜观察了它们的形貌和结构,并且研究了它们作为锂离子电池炭负极材料的电化学性能.研究结果表明,在不添加炭黑的条件下得到"地球仪"型结构;对于这种结构的中间相炭微球,锂离子容易脱嵌,首次放电容量可达298.0mA·h·g-1,不可逆容量达48.5mA·h·g-1,但循环寿命短;而添加炭黑时得到层状混合结构,这种结构的中间相炭微球首次放电容量较小,为288mA·h·g-1,不可逆容量相对较大,为81.3mA·h·g-1,但衰减慢,循环寿命长.     

石墨化中间相炭微球表面镀银的电化学性能

采用化学镀的方法在中间相炭微球的表面镀覆金属银,通过扫描电镜分析镀银后炭微球的表面形貌,利用X射线衍射对试样进行物相分析.将镀银的中间相炭微球用作锂离子电池负极材料,测试其电化学性能.研究结果表明:金属银镀覆在中间相炭微球的表面,随着镀银含量的增加,镀银中间相炭微球的首次放电容量升高,银含量16.5%的中间相炭微球的首次放电容量升高12.6mA·h/g;在湿度为25%的气氛中搁置12h后,未镀银的炭微球的放电容量降低16.3mA·h/g,循环稳定性变弱,20次循环后容量保持率为74.6%,而镀银量为16.5%炭微球的首次放电容量只降低6.1mA·h/g,并且循环稳定性强,20次循环后容量保持率为95.8%,说明镀银后中间相炭微球在潮湿条件下的电化学性能得到改善.     

中间相炭微球的粒径对其结构和性能的影响

采用X射线衍射、粒径分析、扫描电子显微镜、BET比表面积分析及电化学方法研究了粒径对中间相炭微球结构和性能的影响.研究结果表明:随着粒径的增加,中间相炭微球的堆积密度增大,比表面积减小;中间相炭微球电极的充电容量和不可逆容量减小,可逆容量与首次充放电效率增加;以中间相炭微球为负极制成063448型锂离子电池的放电容量随着中间相炭微球平均粒径的增大而增加,不可逆容量减少;以平均粒径为19.09μm的中间相炭微球为负极制成的电池放电容量为838 mA·h,首次充放电效率为87.29%,循环100次后的容量保持率为92.4%.     

空气氧化对煤沥青性质及组成的影响

以溶剂萃取脱除原生喹啉不溶物(PQI)的低温煤沥青为原料,在常压下100~200℃范围内通过空气氧化对其进行改性,制备用于炭素材料生产的低QI浸渍剂沥青。主要研究了氧化温度、氧化时间、空气流量对沥青性质和族组成的影响规律。结果表明,随着氧化强度的增加,改质沥青的收率逐渐减少,而其软化点和结焦值则逐渐增加。特别注意到,在热氧化反应过程中,原料沥青中的甲苯可溶物(TS)仅转化为甲苯不溶-喹啉可溶物(TI-QS),而几乎未转化为喹啉不溶物(QI),且TI-QS含量随氧化深度的增加而增加。     

硫存在下的中间相炭微球制备及形貌

在煤焦油沥青中添加硫，420℃下反应7h得到了不同形貌的中间相炭微球．通过对沥青中间相接组成、软化点和甲苯可溶物(TS)相对分子质量的测定，发现硫在热缩聚反应中交联作用明显．扫描电子显微镜(SEM)对中间相反微球形貌的表征结果显示，随着硫在原料中加量的增加，生成中间相构筑单元的时间推迟，中间相反微球的尺寸变大；另一方面，体系中的硫使先前生成的中间相反微球表面活性点增多，中间相反微球在碰撞时会发生粘连，后续的中间相构筑单元的堆积将产生各种异形，如哑铃形和蛹状等．另外，在开放体系中，使用氮气鼓泡，过快地形成了中间相反微球，这种炭微球存在大量的裂缝．     

煤沥青原料性质和反应条件对中间相炭微球粒度分布和形貌的影响

工业应用需要粒度均匀、球形度良好的中间相炭微球(MCMB)。反应条件、原料性质对MCMB性能有很大影响。以煤软沥青为原料,采用热缩聚法制备MCMB,分别考察了反应过程温度、时间、压力等反应条件,以及原料软化点、原生喹啉不溶物(QI)等性质对MCMB粒度分布、形貌的影响情况。结果表明:在一定范围内,热聚温度的升高,或聚合时间的延长,都会使炭微球粒径逐渐增大,粒度分布变窄,粒度变得均匀;过低的反应压力使轻组分逸出,体系粘度升高,得不到规则的小球;原料软化点低、体系粘度小,有利于小球的自由运动、融并、生长成粒度均匀的MCMB;原料中QI是MCMB形成和发展的核心,原生QI粒度差别太大,会导致MCMB大小不均匀,甚至两极分化;除去原料中粒径过大的QI,有利于得到粒度均匀的MCMB。     

具有电容和脱嵌锂特性的锂离子电池复合负极材料性能

以中间相炭微球和活性炭为原料,采用物理混合的方法制备锂离子电池复合负极材料.用扫描电镜、X线衍射仪、恒电流充放电和循环伏安(CV)测试来表征材料的表面形貌、结构和电化学性能.研究结果表明:制备复合材料的中间相炭微球和活性炭混合均匀;复合材料首次放电和充电比容量分别为549和290 mA-h/g,当电压为0.25～3.00 V时,复合材料充电曲线斜率介于中间相炭微球和活性炭的充电曲线斜率之间,比容量为93 mA-h/g,显示复合负极材料同时具有脱嵌锂特性和双电层特性;循环30次后,复合材料的放电容量为240 mA-h/g;在充放电电流密度为4 A/g时,复合材料的电化学极化较中间相炭微球的极化显著降低,是一种具有发展前途的锂离子电池负极材料.     

石油沥青基中间相炭微球用作锂离子电池负电极时的充、放电性能与微观机制

将石油沥青基中间相炭微球（P-MCMB）进行热处理，采用XRD表征了经不同热处理温度（HTTmax)处理过程的P-MCMB试样的微观结构，运用恒电流充、放电法，粉末微电极循环伏安法，考察了HTTmax对P-MCMB试样充放电性能的影响，讨论了试样电化学性能与微观结构间的关系。     

国内两种中温煤沥青表面性质的初步研究

本文分析了国内外近年来关于煤沥青性质及其液相碳化过程的研究结果。利用表面张力和润湿接触角的分析测定装置,分别测定了国内两种有代表性的煤沥青——武钢中温煤沥青、石家庄焦化厂中温煤沥青在不同温度下的表面张力;在用离心分离法部分除去这两种煤沥青中的喹啉不溶物后,测定了除去部分QI的沥青在不同温度下的表面张力及其与沥青中的苯不溶物固体样品的润湿接触角。运用表面物理化学的理论,对上述测定结果作了一些计算,对结果产生的原因和意义作了探讨。     

3种煤沥青炭微观结构及其性能的对比研究

将高温煤沥青、中温煤沥青、浸渍剂沥青在常压下炭化,经2 300 ℃石墨化处理,制备3种煤沥青炭.利用扫描电子显微镜(SEM)观察煤沥青炭的显微结构;采用X射线衍射法(XRD)检测煤沥青炭的石墨化度;通过氮吸附法测定煤沥青炭的比表面积(SBET);采用热重(TG/DTG)分析手段测试并分析煤沥青炭的氧化性能.研究结果表明:煤沥青的族组分影响煤沥青炭的形貌,喹啉不溶物含量低有利于流线型结构的形成;高温煤沥青炭微观结构主要以流线型和镶嵌型为主,中温煤沥青炭和浸渍剂沥青炭以流线型为主,但浸渍剂沥青炭流线型结构取向性好;煤沥青炭中含有流线型结构越多,则其石墨化度越高,比表面积越低;煤沥青炭的氧化失重主要发生在700～900 ℃,浸渍剂沥青炭的抗氧化性能最好.     

磁场作用下煤系针状焦的制备与电化学性能

以除去喹啉不溶物的煤沥青为原料,在自制的载磁反应釜中制备针状焦.通过改变体系聚合反应最大压力及最高温度,对针状焦制备过程中施加磁场后中间相形成阶段的温度、体系最大压力等工艺条件进行了探讨,研究了不同条件下制备的针状焦的结构与电化学性能.采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪表征产物的结构特点；采用循环伏安法及电化学阻抗等分析方法表征了不同条件下制备的针状焦的电化学性能.在磁场作用下,体系最大压力为0.4 MPa、体系最高聚合温度为520℃时制备的针状焦具有最佳的结构及电化学性能.     

热焦化防砂机理分析

热焦化防砂是通过向地层内注入热空气使原油在高温下发生反应从而将地层砂固结的一种防砂新技术.通过对焦化处理后的岩样组成进行组分分析,探讨了原油胶结机理.揭示出氧化作用使原油的部分原生胶质变成沥青质,沥青质受到高度的缩合作用而成为高分子量的苯不溶物.因此适合焦化防砂的油层,其原油必须含有一定量的原生胶质和沥青质.     

高比表面积中间相沥青基活性炭微球的制备

中间相沥青与纳米SiO2颗粒混合研磨至均匀,在450～550℃热处理后制备出中间相沥青基炭微球.以KOH为活化剂,对所制备的炭微球进行化学活化,获得高比表面积(大于3000 m2·g-1)的中孔型活性炭微球.中间相沥青基炭微球制备时的热处理温度以及活化过程中的活化剂配比决定着活性炭微球的结构与形态.     

非均相体系中二茂铁对中间相碳微球形成的影响及机理分析

在QI含量较高的煤焦油沥青中加入一定量的二茂铁,在420℃下反应7h,得到了具有反Brooks-Taylor结构的中间相碳微球(MCMB)．X-射线衍射(XRD)分析结果表明,二茂铁的加入促进了热缩聚反应,使微晶的堆层厚度及堆积层数增加．通过扫描电镜(SEM)对中间相碳微球的形貌观察及结构分析,提出了在非均相体系中中间相碳微球的成核及长大机理．认为中间相碳微球的长大要经过一层固体颗拉形成的屏障．     

中间相碳微球的制备与性能

以高温煤沥青为原材料,研究了用热缩聚法和硅油一煤沥青悬浮液法制备中间相碳微球．采用扫描电镜、偏光显微镜和粒度分析仪等表征手段对其进行表征分析．控制反应条件在380℃,5h,660r／min,1．0MPa,选用甲苯作为分离溶剂．研究结果表明,采用硅油作为热分散介质可使煤沥青的聚合反应在乳液中进行;所制备的MCMB的形貌更好,粒度分布更加均匀．     

中间相炭微球—铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦学行为

采用粉末冶金技术分别制备了不同含量的中间相炭微球和鳞片石墨铜基粉末冶金摩擦材料,并研究其力学性能和摩擦磨损性能,借助扫描电子显微镜和能谱仪分析材料磨损表面、亚表面以及微区成分。研究结果表明,随着中间相炭微球质量百分比从1 wt%增加到5 wt%,铜基粉末冶金摩擦材料的布氏硬度和压缩强度分别下降了23. 7%和19. 8%;制动速度为4 000 r/min时材料的摩擦系数分别是0. 26和0. 29,磨损率分别是5. 8×10~(-8)cm~3/(N·m)和3. 0×10~(-8)cm~3/(N·m),表明中间相炭微球—铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦系数稳定,润滑效果好;中间相炭微球—铜基粉末冶金摩擦材料的主要磨损机理为磨粒磨损、疲劳磨损以及粘着磨损共同作用。