高导热多孔石墨预制体的制备及其性能

以天然鳞片石墨、酚醛树脂以及中间相碳微球为主要原料,制备多孔石墨预制体,经石墨化处理后再与环氧树脂复合,获得高导热石墨/环氧树脂复合材料。研究了素坯成形密度和粉末组成对多孔石墨预制体X-Y方向的导热性能与孔隙率的影响。结果表明:预制体内部石墨片定向排列,酚醛树脂与中间相碳微球连接其间,形成定向多孔网络结构,实现高导热、高孔隙与大孔径的协同。当素坯成形密度为1.4 g/cm^(3),天然鳞片石墨、酚醛树脂、中间相碳微球的含量分别为67.5 mass%、17.5 mass%和15 mass%时,多孔石墨预制体X-Y方向导热性能达到286.97 W/(m·K),气孔率达到44.56%;此时,石墨/环氧树脂复合材料X-Y方向导热性能达到116.81 W/(m·K)、抗压强度为26 MPa,在电子封装领域具有潜在的应用前景。

酚醛⁃不饱和聚酯树脂石墨双极板复合材料研究

以天然鳞片石墨(NG)为导电骨料,酚醛树脂(PF)和不饱和聚酯树脂(UPR)为黏结剂,采用模压成型工艺制备了NG/PF/UPR双极板复合材料。研究了PF与UPR的质量比、树脂含量、成型工艺条件对复合材料电导率和弯曲强度的影响,采用差示扫描量热法进行分析。结果表明,在树脂含量为20%(质量分数,下同)、PF与UPR的质量比为6∶1、施压温度为100℃、模压压力为30 MPa、成型温度为180℃、模压时间为2 h的条件下,NG/PF/UPR双极板复合材料的电导率为336.1 S/cm,弯曲强度为46.5 MPa,对于相同条件下的NG/PF双极板复合材料,样品的电导率提高了134.9%,弯曲强度提高了21.2%。

化学镀银鳞片石墨作锂离子电池负极材料

用常规化学镀Ag的方法在天然鳞片石墨 (NFG)的表面沉积了直径约为 10 0nm的Ag微粒作为锂离子电池负极。沉积Ag处理后的NFG不仅在循环性能上得到了不同程度的改善 ,而且还保持了石墨的平坦平台、电位低 [约 0 1V(vs Li/Li+ ) ]的优点。镀Ag量 5 %的NFG的首次可逆放电容量最大 ,当循环到第 3次时放电容量仍有 3 3 2 3 1mAh/g ,且随循环的进行 ,循环效率有增大的趋势。当Ag的质量分数大于 5 %时 ,随Ag含量的增加可逆容量有下降的趋势 ,不可逆容量有增大的趋势。Ag沉积量大于 10 %的NFG的首次放电容量低于NFG的首次放电容量。因此 ,对天然鳞片石墨进行化学镀Ag(Ag的质量分数小于 10 % )改性 ,能提高NFG的锂离子电池负极特性 。

树脂炭包覆石墨作为锂离子电池负电极的研究

以液相浸渍法在天然鳞片石墨（ＮＦＧ）表面包覆酚醛树脂后进行热处理，制备了酚醛树脂炭包覆石墨材料．将这种材料作为锂离子电池的负极材料，运用恒电流充、放电法，粉末微电极循环伏安法考察了其在１Ｍ ＬｉＰＦ_６／ＥＣ＋ＤＥＣ（１：１）电解液中的充、放电性能，并分析了工艺条件中不同热处理温度（ＨＴＴ）对其充、放电性能的影响．实验结果表明，经ＨＴＴ＝９００℃热处理的酚醛树脂炭包覆石墨材料的第三次稳定放电容量（Ｄ_３）为 ２１３．７５ｍＡｈ／ｇ，第三次充、放电效率（η_３）为８８．６９％；并且循环寿命较长，可作为高性能锂离子电池的负极材料．

对天然鳞片石墨及椰壳活性炭进行液相氧化的初步研究

以天然鳞片石墨和椰壳活性炭为原料,在Hummers法基础上制备了氧化石墨和氧化活性炭,研究了液相天然鳞片石墨和椰壳活性炭氧化前后的结构与性能的变化.结果表明:液相氧化过程中存在表面氧化和层间氧化两种氧化反应机制,石墨质材料既有表面氧化也有层间氧化,而炭质材料则以表面氧化为主.表面氧化的结果使氧化石墨和氧化活性炭中均含有大量极性基团,这些基团的存在使它们表现出较强的极性和一定的化学活性.层间氧化使氧化石墨的层间距由原石墨的0.3354nm增加到0.8981nm,石墨片层之间的基团及H2O分子的存在是层间距增大的主要原因.在稀的碱性溶液中,氧化石墨层离后为针状或扁球状纳米颗粒,颗粒之间存在一定的团聚,而氧化活性炭为球状纳米颗粒,团聚后呈直链状.

低温易膨胀石墨的制备工艺研究

以不同粒度的天然鳞片石墨作为原料,HClO4/H3PO4/(CH3CO)2O/CrO3作为氧化插层体系,通过对反应物用量、时间、温度进行研究,确定了最佳制备工艺条件。结果表明:按反应物质量比为C∶HClO4∶H3PO4∶(CH3CO)2O∶CrO3=1∶3∶2.3∶1.4∶0.18、反应温度为40℃、反应时间为70 min时,膨胀石墨蠕虫体积最大。研究发现,天然鳞片石墨粒度越大,膨胀石墨蠕虫体积越大。此工艺条件下制备的可膨胀石墨在170℃开始膨胀,300℃膨胀体积可达350 mL/g,具有低温易膨胀的特点。

天然鳞片石墨制备可膨胀石墨的工艺研究

以攀枝花天然鳞片石墨为原料,高锰酸钾和双氧水为氧化剂,硝酸、硫酸和高氯酸作为插层剂,制备膨胀石墨。实验发现较佳的膨化温度为950℃,并以此温度制备膨胀石墨。结果显示,以双氧水和硫酸制备的膨胀石墨其膨胀容积为130.97-221.80 m L/g;以高锰酸钾和硝酸制备的可膨胀石墨其膨胀容积为150.65-247.19 m L/g;以高锰酸钾和高氯酸制备的膨胀石墨,在干燥温度和时间分别为50℃和4-5 h时膨胀容积可达300 m L/g以上。实验还采用XRD和SEM对制备的膨胀石墨结构和形貌进行分析,测试结果发现膨胀石墨的结构完整,可用于进一步制备复合相变材料。

磺化沥青包覆石墨用作锂离子电池负极材料

以水溶性磺化沥青为包覆材料,在其水溶液中完成了对天然鳞片石墨的表面包覆,复合材料制备条件温和,避免了有机溶剂的使用。通过XRD、SEM和TEM对复合材料的形貌结构进行表征,并研究了复合材料的电化学性能。结果表明,天然鳞片石墨边缘尖锐的棱角和不规则的缺陷被一层无定形炭覆盖,复合材料的首次充放电效率和循环稳定性显著提高。复合材料首次放电比容量为351.8mAh/g,首次效率达到91.9%,40次循环后容量没有出现明显衰减,容量保持率为99.6%。

高倍率无硫低温可膨胀石墨的电化学法制备

为使用低污染的方法制备低温可膨胀石墨(LTEG),以天然鳞片石墨(NFG)为原料,以高氯酸溶液为电解液,通过电化学法制备了起始膨胀温度低,低温膨胀容积大且不含硫的LTEG.探讨了电流密度、电解时间、电解液中HClO_4的质量分数和膨胀温度对膨胀容积(EV)的影响,采用FT-IR、TGA和XRD对制得的LTEG进行了研究.结果表明:电解液中HClO_4的质量分数可以低至50%,与化学法相比大幅降低,电解液易于循环使用,对环保有利;LTEG在200和950℃时的FV分别高达282和594 mL/g,具有高倍率、无硫和低温膨胀性能;LTEG表面有羰基和羧基生成,层间存在ClO_4^-和HClO_4插层物;在2θ为25.76°处的特征衍射峰强度非常弱,而在2θ为9.41°处有一宽峰,对应层间距为0.941 nm;在60~330℃之间发生明显热失重,失重率约为28%,在60~800℃之间的总热失重率约为35%.

掺杂金属对天然鳞片石墨电化学嵌/脱锂性能的影响

研究化学镀Ni、Cu和混合掺杂Zn处理后天然鳞片石墨的电化学嵌/脱锂性能。结果表明:金属微粒Ni、Cu与Zn的掺入可有效改善天然鳞片石墨的循环性能与大倍率充放电特性,金属微粒有效降低石墨电极内阻、保证石墨颗粒之间紧密的电接触是掺入金属微粒后石墨大倍率充放电性能得到改善的重要原因之一。Ni与Cu微粒改善石墨循环性能的机理与Zn的不同,Cu、Ni通过阻止溶剂化锂离子嵌入维持石墨结构稳定性,来达到提高材料循环性能的目的;金属Zn改善石墨循环性能的原因则可能是嵌锂过程中,Zn锂化所形成Li-Zn合金维持材料表面所形成SEI膜的稳定性。

双氧水氧化天然石墨作锂离子蓄电池负极

用双氧水作氧化剂,对天然鳞片石墨进行了液相氧化改性。双氧水的氧化改性降低了天然石墨表面的含氧量,改善了其电化学性能。采用XPS和FTIR方法分析得知,氧化改性主要是去除了天然石墨表面的部分羧基(COOH)而增加了酯(COOR)的含量,正是这种表面官能团的转换导致了天然石墨表面的氧含量降低。热失重分析结果表明氧化改性对天然石墨的结构稳定性的提高作用不是很明显。天然石墨表面状态的变化有利于减少形成SEI膜时锂离子的消耗,抑制溶剂和电解质的分解,从而使首次循环的不可逆容量降低,氧化后的样品HONG的首次充放电效率从86.7%提高到89.8%,前40次的循环可逆放电容量基本没有衰减,都保持在320 mAh/g以上,这已经达到了实用化锂离子蓄电池负极材料的要求。

天然鳞片石墨对天然橡胶/丁腈橡胶阻尼材料性能的影响

研究天然鳞片石墨(FG)对天然橡胶(NR)/丁腈橡胶(NBR)并用胶阻尼材料性能的影响。结果表明:随着FG用量增大,NR/NBR并用胶的交联密度提高,硫化速率降低;硬度和定伸应力提高,拉伸强度和撕裂强度先提高后降低,当FG用量为10份时拉伸强度和撕裂强度最高;拉伸/压缩-恢复过程中的滞后能量密度和阻尼系数增大,NR相的损耗因子(tanδ)最大值增大,NBR相的tanδ最大值减小,两相的损耗模量均增大,阻尼性能明显提高。

化学法制备的氧化石墨烯及其表征

为制备氧化石墨烯材料,以天然鳞片石墨为原料,利用微波加热法制备了膨胀石墨。以膨胀石墨为预制原料采用改进的Hummers法氧化插层,再用超声波辅助制备氧化石墨烯分散液,最后冷冻干燥,制备成氧化石墨烯粉末。利用扫描电镜分析膨胀石墨和氧化石墨烯的组织结构,采用X射线衍射仪、高分辨透射电镜和原子力显微镜分别对氧化石墨烯的晶体结构、形貌特征、厚度、层数进行分析。结果表明:可膨胀石墨完全膨胀,并呈现蠕虫状;氧化石墨烯片层间距为0.746 nm,层数小于10层。具有层数少,产率高的特点。

天然鳞片石墨粉的化学镀铜工艺

为提高天然鳞片石墨镀铜效果,首先对天然鳞片石墨粉进行预处理,然后在其表面进行化学镀铜;研究了镀液温度、主盐浓度、还原剂加入量及装载量等因素对化学镀铜的影响,在此基础上获得了最佳工艺参数,最后对镀铜石墨粉进行钝化;对镀铜石墨粉进行了表征。结果表明:最佳化学镀铜工艺参数为镀液温度50.0℃,镀液中硫酸铜质量浓度20.0 g·L^(-1),甲醛加入量25.0mL·L^(-1),装载量为5.0～6.0 g·L^(-1);在此条件下,镀液稳定性好,且镀速较快,能够在石墨表面较为完整地镀覆一层金属铜,得到的镀铜石墨粉色泽光亮;苯并三氮唑(BTA)酒精溶液的钝化效果良好,可以有效防止新生铜的氧化。

沥青包覆天然石墨作锂离子电池负极材料的研究

将天然鳞片石墨与煤沥青以7∶3的比例混合研磨,压力成型并粉碎至大约20μm后将其进行炭化得到炭化样品,并取部分炭化样品对其石墨化得到石墨化样品,将得到的炭化、石墨化样品及天然石墨分别进行XRD、SEM测试,并作为锂离子电池负极材料装配电池后进行电化学性能测试。结果表明,经处理后在石墨表面包履了一层沥青,电化学性能提高,炭化后的包覆样品首次效率比石墨提高了10%,但充放电容量偏低,而石墨化后的包覆样品放电容量及首次效率比天然石墨分别提高了16mA h/g和11%,不可逆容量降低了59mA h/g,稳定后放电容量为380mA h/g,效率为99.6%。

酚醛树脂包覆石墨作为锂离子二次电池炭负极材料的研究

为改善石墨的充放电特性及与电解质相容性 ,以酚醛树脂包覆天然鳞片石墨 ,在惰性气氛下以不同的炭化条件对包覆材料进行炭化处理 ,将所制备的复合材料作为锂离子二次电池的负极 ,以金属锂片作为对电极 ,在 1mol/LLiPF6/ (EC +DEC) (1∶1)电解液中考察了其恒电流充放电特性。同时 ,对部分复合材料进行了元素组成、真密度。

锂离子二次电池炭负极材料——沥青包覆石墨改性研究

以煤沥青包覆天然鳞片石墨 ,在惰性气氛下以不同的炭化条件对包覆材料进行炭化处理 ,将所制备的复合材料作为锂离子二次电池的负极 ,以金属锂片作为对电极 ,在 1mol/LLiPF6/(EC +DEC) ( 1∶1 )电解液中考察了其恒电流充放电特性。同时 ,对部分复合材料进行了元素组成、真密度。

以酚醛树脂热解炭包覆天然鳞片石墨的复合材料作为锂离子二次电池负极材料的研究

以酚醛树脂包覆天然鳞片石墨后进行了热处理，将所制备的不同热解炭包覆层厚度和不同最高热处理温度（HTTmax）的复合材料作为锂离子二次电池的负极，以金属锂片作为对电极，在1MLiPF6／EC＋DEC（1：1）电解液中考察了其恒电流充、放电特性和粉末微电极循环伏安特性。

酚醛树脂炭包覆石墨材料作为锂离子电池负极材料的研究

以液相浸溃法在天然鳞片石墨(NFG)表面包覆酚醛树脂后进行热处理,制备了酚醛树脂炭包覆石墨材料,将这种材料作为锂离子电池的负极材料,运用恒电流充、放电法、粉末微电极循环伏安法考察了其在1 mol/L LiPF_6/(EC+DEC)(1:1)电解液中的充、放电性能,并分析了工艺条件中最高热处理温度(T_max)对其充、放电性能的影响,实验结果表明,经T_max=900℃热处理的酚醛树脂炭包覆石墨材料的第3次稳定放电容量(D_3)为213.75 mA·h/g,第3次充、放电效率(η_3)为88.69％,循环寿命达800次以上,可作为高性能锂离子电池的负极材料。

石墨对聚苯醚/聚苯乙烯共混物蠕变性能的影响

以天然鳞片石墨为原料,用化学氧化法制备可膨胀石墨,再经高温膨胀后进行超声制备纳米石墨微片。将纳米石墨微片、球形石墨以及天然鳞片石墨分别与聚苯醚/聚苯乙烯共混物进行共混得到复合材料。研究这3种石墨对复合材料蠕变性能的影响。结果表明:添加纳米石墨微片的复合材料耐蠕变性能优于添加球形石墨、天然鳞片石墨和未添加石墨的,其在50℃,6 MPa,2 500s的蠕变应变比聚苯醚/聚苯乙烯共混物的降低了45.2%。