沥青包覆人造石墨炭化处理工艺

       负极材料作为锂电池四大组成材料之一，在提高锂电池的容量以及循环性能方面起到了非常重要的作用，是锂电池产业中游的核心环节。负极材料分类众多，其中石墨类碳材料一直处于负极材料的主流地位[1]。石墨分为天然石墨与人造石墨，目前用于动力电池上占优势的为人造石墨。相对于天然石墨而言，人造石墨表面粗糙、多孔、比表面较大， 对电解液中的溶剂比较敏感，因而人造石墨的首次效率和比容量（≤ 350 mA∙h/g）都较低[2]。为了获得性能优良的负极材料，需要对人造石墨进行表面的改性与修饰[3]。现有技术中，有研究者采用沥青等包覆人造石墨并进行炭化，使得人造石墨的表面形成一层无定形的炭包覆层，该包覆层既可以阻止有机溶剂的共嵌入，又可以阻止石墨胀缩引起的表层脱落，使得人造石墨保持高容量、低电位及与溶剂相容的特性[4]。但是，该现有技术存在炭化过程易结块、收率低、比表面积大等缺陷。

       为提高沥青炭包覆改性的效果，本文采用程序升温方式在炭化之前进行预炭化、预氧化处理，将包覆层的无定形炭大分子链转化为稳定结构，使其处于热力学稳定状态，提高了后续的炭化收率和电化学性能。

1.1 原料与试剂

表1 炭化处理实验设计

2.1  不同炭化工艺对负极材料收率的影响

2.2  不同炭化工艺对负极材料电化学性能的影响

表3六组负极材料样品电化学性能

SC                                                   LC

SPC                                                  LPC

SPO                                                LPO

图1  首次循环比容量

（1）降低升温速率，沥青在炭化过程反应趋于平稳，结块现象和电化学性能有明显改善。

（2）在310 ℃时加入了预炭化过程，其物理和电化学性能有所改善，但不明显。

（3）在常温～310 ℃范围内加入预氧化过程，能够保持稳定的核壳结构，有效的改善了结块现象，并减少包小分子溢出时造成过多过大的孔隙，极大的提高了负极材料的物理和电化学性能。

冯国飞, 武建国, 刘伟, 徐生华, 林治珠. 沥青包覆人造石墨炭化处理工艺[J]. 储能科学与技术, 2019, 8(3): 580-582.
FENG Guofei, WU Jianguo, LIU Wei, XU Shenghua, LIN Zhizhu. Carbonization process of artifcial graphite coated with asphalt. Energy Storage Science and Technology, 2019, 8(3): 580-582.