中间相炭微球介绍.ppt

第四章 中间相炭微球;4.1概述;4.1概述;4.2 中间相炭微球的制备;4.2.1原料;4.2.1原料;4.2.1原料; 4.2.2添加剂; 4.2.2添加剂;中间相炭微球的制备工艺步骤;中间相炭微球的制备方法;直接热缩聚法工艺流程图;直接缩聚法特点： 优点：工序简单，条件易于控制，易实现连续生产。 缺点：小球易融并，且尺寸分布宽，形状和尺寸不均匀，收率低。若通过保留体系中一次QI或添加外加剂而提高收率，则这些物质又会影响MCMB的最终性能。;乳化法工艺流程图;悬浮法工艺流程图;间接法特点 优点：MCMB尺寸分布较窄，内部轻组分含量低，杂质很少。 缺点：工艺复杂繁琐，MCMB必须经不熔化处理，且制备过程中存在困难，工业化前景暗淡。;中间相小球的分离方法 ;碳质中间相 碳质中间相首先由Brooks和Taylor在前人工作的基础上研究煤的焦化时所发现。 中间相是从液晶学中借用的术语，表示物质介于液体和晶体之间的中介状态。 所谓碳质中间相是指沥青类有机物向固体半焦过渡时的中间液晶状态。 ;炭质中间相的形成机理 对炭质中间相的形成理论的研究大致经历了三个阶段，形成了具有代表性的三种理论： 传统理论 “微域构筑”理论 “球形单位构筑”理论;传统理论 沥青加热到350℃时，经热解、脱氢、环化、缩聚和芳构化等反应，形成分子量大、热力学稳定的多核芳烃化合物的低聚物，并相互堆积、成为两维有序的聚集体。 随反应程度的提高，低聚物的分子量和深度增大。由于缩聚分子呈平面状，分子厚度几乎不变。随分子量增加，分子长径比不断增加，当长径比超过一临界值时，发生相转变，成为有序的片状液晶体。 随片状液晶体浓度增加，为使平行排列的平面分子所形成的新相稳定，要求体系表面自由能最小，因而转化为表面体积最小的圆球形。;传统理论 ;传统理论 ;“微域构筑”理论 由日本学者Mochida等人提出，认为炭质中间相的形成过程是先形成具有规则形状的片状分子堆积单元，然后由片状分子堆积单元构成球形的微域，再由微域规程成中间相球体的过程。; “微域构筑”理论避开了球体片层之间相互插入而长大的不合理解释，但引入了实际上并不存在的片状分子堆积单元（即，规则微晶），使得该理认也有待改进。;“球形单位构筑”理论 天大化工学院李同起、王成扬等人在研究非均相成核中间相形成的基础上，提出了含有一定喹啉不溶物的煤焦油沥青中中间相形成的“球形单位构筑”理论，该理论认为：中间相形成和发展过程是三级结构的连续构筑，先由小芳香分子缩聚形成大平面片层分子（一级结构），再由大平面片层分子层积形成球形的中间相构筑单元（二级结构），然后由这些构筑单元直接堆积形成中间相球体（三级结构）。;“球形单位构筑”理论 ;“球形单位构筑”理论 之后，又把该理论进一步引申，扩展成为”粒状单元构筑“理论，使构成中间相的基本单元不再局限为球形体，也可以是其它形状的颗粒，从而把该理论能更好地适用于具有不同分子构型的其它原料。;“球形单位构筑”理论 该理论能够比较合理地解释不同原料所制备的中间相炭微球形貌、中间相炭微球成核、发育长大和解体的过程特征、原料沥青中喹啉不溶物对中间相形成和发展的作用及中间相炭微球表现颗粒或粒状的突起，并能预测不同尺寸物理添加剂对中间相形成和发展的作用。 ;中间相炭微球的组成及结构;中间相炭微球的组成及结构;中间相炭微球的性质;中间相炭微球的应用;锂离子电池负极材料 MCMB作为负极材料具有如下优点： 　　　MCMB是一种球形颗粒，它能够紧密堆积而形成高密度电极； 　　　MCMB具有较低的表面积，减少了在充放电过程中发生的表皮反应； 　　　MCMB内部晶体结构呈径向排列，意味着其表面存在许多暴露着的石墨晶体边缘，从而使MCMB能够大电流密度充放电； 　　　通过调整制备工艺和热处理条件可控制MCMB晶体结构，从而获得性能最佳的材料。;复合材料 由于MCMB为微米级球形颗粒，并且通过调整组分内β树脂含量可以具有适宜的自粘结性，因此是一种制备复合材料的优质原料。 直接压粉成型，热处理发生自烧结作用生成高强高密各向同性碳材料，省去了普通石墨制品所需的混捏、浸渍、焙烧等工序，而制备出的碳材料又具有杰出的力学性能。;其它复合材料 把碳化硼颗粒（３μm）与MCMB混合均匀后，在100~300ＭＰa下冷压成型后高温（2000℃