宝钢原料制备中间相炭微球的研究

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中间相炭微球(MCMB)是一种新型的炭材料,由于中间相炭微球(MCMB)的结构比较特别,同时具有分子片层平行堆砌和微球形两种特点,因此作为原料制备出的锂离子二次电池电极材料具有密度高、易脱嵌锂、边界损失小的优点。  本文以宝钢化工的沥青作为原料,通过对喹啉不溶物(QI)、反应温度、反应时间以及吹扫气体流量等多种实验参数的研究,在实验室内摸索出了一条制备中间相炭微球(生球)的工艺路线,并制备得到了合格的中间相炭微球产品。最后对产品中间相炭微球负极材料的各项物理性能和各项电化学性能进行了详细的检测与分析。结果如下:  (1)制备得到的中间相炭微球(MCMB),层面间距d002在0.3371-0.3373nm,具有良好的石墨化程度和结构有序度;并具有很高的纯度,未检测出含有金属元素痕迹。  (2)中间相炭微球(MCMB)负极材料的灰份≤0.15%、振实密度在1.1287~1.2547g/cm3,真密度在2.10~2.21g/cm3。平均粒径除G25在石墨化过程中由于MCMB生球的收缩造成略低外,其余三种样品均符合技术指标。但样品的比表面积稍高,这是由于宝钢化工沥青的轻组分含量较高,在成球过程中,大量气体溢出,造成比表面积升高。  (3)将中间相炭微球(MCMB)的粉末、粘结剂和导电剂以一定比例混合制成负极材料样品进行测试后发现,样品都具有良好的导电性和较小的接触内阻;并都具有良好的容量保持率和循环稳定性,且容量衰减主要集中在前50次充放电循环,之后充放电循环的平均衰减率均较低,嵌脱锂性能基本趋于稳定;放电能力均大于指标的320mAh/g,首次放电效率基本接近90%。  (4)将中间相炭微球(MCMB)制备成全电池后,在循环性能测试中显示出了很高的充放电效率和优良循环性能;并且在倍率放电性能测试中样品的放电容量都随着放电电流倍率的增加而呈下降趋势,但在大倍率放电的情况下,仍能正常的使用,显示出很好的倍率放电性能;在倍率充电性能测试中也表现出来较好的性能,其恒流恒压比仍能维持在70%以上。
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