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影响石墨化的因素有哪些?
作为人造石墨负极材料制备过程中Z关键的一步,石墨化程度对锂电池的性能有很大的影响。以下是影响石墨化度的主要因素-
01原材料
由于不同无定形碳的化学组成和分子结构不同,碳化后这些原子团的聚集状态也不同。石墨化程度也不同。一般以内部结构是平行堆积还是无序堆积来区分原料石墨化的难易程度。微晶排列规则,多为平行堆积,经2000℃以上高温处理后易转化为层状结构,称为可石墨化碳,又称软碳;微晶排列不规则,微晶间存在强交联,内部多孔,即使经过高温处理也很难获得结晶石墨材料。它被称为不可石墨化碳,又称硬碳,可用作钠离子电池的负极材料。
目前,人造石墨的骨料主要分为三类:煤系、石油系和煤与石油的混合体系。由于煤基针状焦、石油基针状焦、石油焦在同一温度下更容易转化为石墨晶体,属于可石墨化碳,应用广泛。一般来说,高比容量阴极用针状焦做原料,普通比容量阴极用较便宜的石油焦做原料,粘结剂用沥青。
除了不同系列原料的石墨化难度之外,属于同一系列(如针状焦系列)的可石墨化碳通常会受到产地因素的影响,导致其成分存在差异,石墨化程度略有偏差。比如硫磺等杂质的影响,一方面容易导致产品出现气体膨胀和裂纹的现象。另一方面,杂质原子不同程度地侵入碳原子晶格,占据碳原子晶格中的位置,造成石墨晶格缺陷,降低产品的石墨化程度。因此,在生产石墨制品时,选择易石墨化、杂质少的原料是前提。