中國粉體網(wǎng)訊 石墨化是人造石墨負(fù)極材料生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),。石墨化工藝按照加熱方式可以分為直接法和間接法,，按照運(yùn)行方式可以分為間歇式和連續(xù)式。最早的石墨化技術(shù)是1985年艾奇遜發(fā)明的艾奇遜爐,，隨著技術(shù)進(jìn)步,，在艾奇遜爐的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生了箱體石墨化,、連續(xù)式石墨化等技術(shù),。那么，不同石墨化方式對(duì)人造石墨負(fù)極材料性能會(huì)有什么樣的影響呢,？針對(duì)此問題,，研究人員分別把坩堝爐、箱體爐以及連續(xù)式石墨化爐對(duì)負(fù)極材料性能影響進(jìn)行對(duì)比研究,。
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研究者以油系針狀焦粉為原料,，通過表面改性預(yù)處理，來制備人造石墨,。分別在坩堝爐,、箱體爐以及連續(xù)式石墨化爐中對(duì)針狀焦粉進(jìn)行石墨化，取得三種樣品,，并記作MCG（坩堝爐樣品）,、MCX（箱體爐樣品）、MCL（連續(xù)式石墨化爐樣品）,。之后,，對(duì)三種樣品分別進(jìn)行石墨化度測(cè)試、比表面積測(cè)試,、容量和效率測(cè)試,，并從石墨化度、容量,、比表面積,、石墨化均勻性四個(gè)角度做對(duì)比分析。
1,、石墨化度
從石墨化度來看,，通過比較三種樣品的XRD結(jié)果表明，坩堝爐樣品,、箱體爐樣品峰度接近,，連續(xù)式石墨化爐樣品強(qiáng)度最低。結(jié)合其他數(shù)據(jù),，可以看出箱體爐物料石墨化度與坩堝爐較為接近,，水平相當(dāng)，而連續(xù)式工藝石墨化度略低于以上兩者的水平,。
樣品XRD測(cè)試結(jié)果
不同石墨化樣品分析結(jié)果
2,、容量
炭材料石墨化后,，形成有序的層狀結(jié)構(gòu)，用作負(fù)極材料時(shí),，鋰離子嵌入石墨層間,，形成嵌鋰化合LixC6(0≤x≤1），理論容量可達(dá)372mAh/g(x=1),，材料的容量能夠直接反映材料的石墨化度,。從容量來看，材料的測(cè)試結(jié)果反映了與石墨化度一致的行為,，石墨化度越高,，其容量越大。
3,、比表面積
比表面積的改變直接影響電池的加工工藝參數(shù),，是負(fù)極材料重要的測(cè)試指標(biāo)之一。從表面特性來看,，箱體爐試樣比表面積較高,，與其出爐溫度較高有關(guān)，連續(xù)石墨化爐物料經(jīng)過充分的冷卻,，保持了較低的比表面積,。
4、石墨化均勻性
負(fù)極材料作為鋰離子電池關(guān)鍵材料之一,，其一致性要求是材料的重要指標(biāo),。
研究人員在坩堝爐、箱體爐內(nèi)的不同位置取樣,，連續(xù)石墨化爐每間隔1.5h取樣1次,，對(duì)樣品均勻性進(jìn)行測(cè)試分析。
坩堝爐中,，坩堝分為2層,，從爐中不同位置取樣，從測(cè)試數(shù)據(jù)看,，上層與下層物料整體容量與石墨化度一致性較好,，且上、下層中不同位置物料石墨化度基本趨向一致,，爐頭與爐尾無明顯差別,，下層物料比表面積較上層略低，與出爐晚,、物料溫度低,、氧化程度小有關(guān)。
箱體爐中,，在爐頭和爐尾取上,、中、下層物料,，上層物料由于溫度分布的原因,，比中下層物料容量、石墨化度低,，中,、下層物料的一致性較好。與坩堝爐相比,，水平相當(dāng),，但物料均勻性略差，未來需要優(yōu)化裝爐工藝,，提升均勻性,。
連續(xù)石墨化爐不同時(shí)間取樣結(jié)果表明，在整個(gè)溫度場(chǎng)內(nèi),，材料的容量與石墨化度均接近,，一致性較好，但整體上較坩堝爐,、箱體爐樣品低,，同時(shí)材料的比表面積較小，穩(wěn)定性好,。
通過以上不同角度對(duì)比分析,，首先，3種工藝都可以用來加工人造石墨負(fù)極材料,，坩堝爐是目前最穩(wěn)定可靠的石墨化工藝,，但是進(jìn)一步改進(jìn)空間有限。其次,，箱體石墨化具備裝爐量大,、噸耗低、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì),，技術(shù)發(fā)展較快,，并且取得了實(shí)際的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。再次,，連續(xù)石墨化加工周期短,，噸耗低，但加工高石墨化度負(fù)極材料較為困難,，需要積極探索其應(yīng)用領(lǐng)域,。
參考來源：
1、喬永民等.石墨化方式對(duì)鋰離子電池人造石墨負(fù)極材料性能的影響
2,、王楠.我國石墨化工藝設(shè)備的現(xiàn)狀及展望
3,、呂博等.鋰電池負(fù)極石墨化爐技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展方向
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/文正）
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