一种天然石墨的相改性方法技术

本申请涉及石墨领域，具体公开了一种天然石墨的相改性方法，包括如下步骤：S1、天然石墨片经液相处理、后处理，制得负载石墨片；S2、负载石墨片与沥青混合均匀，沥青重量占负载石墨片重量的8

【技术实现步骤摘要】
一种天然石墨的相改性方法


[0001]本申请涉及石墨领域，更具体地说，它涉及一种天然石墨的相改性方法。

技术介绍

[0002]天然石墨表面结构呈片状，片状的石墨球形度较低，从而使得到的负极材料振实密度较低，所以需要对天然石墨表面进行改性处理。
[0003]现有技术中是将天然鳞片石墨经球形化处理，使其表面结构变成球形，然后与原料总量30％以上的沥青混合搅拌，实现沥青对球形石墨的包覆，最后经造粒、3000℃石墨化处理，制得成品负极材料；但是现有的改性方法存在收率低、加工要求高的问题。
[0004]因此，如何得到一种新的相改性方法，使其具有收率高、加工简便且振实密度较高的优点。

技术实现思路

[0005]为了得到一种新的相改性方法，使其具有收率高、加工简便且振实密度较高的优点，本申请提供一种天然石墨的相改性方法。
[0006]本申请提供的一种天然石墨的相改性方法，采用如下的技术方案：一种天然石墨的相改性方法，包括如下步骤：S1、天然石墨片经液相处理、后处理，制得负载石墨片；S2、负载石墨片与沥青混合均匀，沥青重量占负载石墨片重量的8
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12％，经造粒，然后在2400
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2500℃的条件下进行石墨化处理、打散后处理，制得成品负极材料。
[0007]通过采用上述技术方案，天然石墨片经液相处理和后处理后，负载石墨片表面粗糙度升高，并且具有一定孔隙度，当负载石墨片与沥青接触后，利用沥青的分散效果保证沥青与天然石墨片均匀接触，随着石墨化处理的进行，沥青逐渐被石墨化，从而在天然石墨片表面形成石墨层；利用沥青与天然石墨片表面的接触配合石墨化后形成的石墨层，使天然石墨片表面被石墨层包覆，从而使片状的天然石墨片趋于球形结构，提高成品负极材料的振实密度。
[0008]天然石墨片节省了球形化操作，并且8
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12％的沥青添加量低于现有的30％的沥青添加量，同时2400
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2500℃的石墨化处理温度低于现有的3000℃石墨化处理温度，不仅提高了收率，而且降低了加工温度，使新的改性方法同时具有收率高、加工简便、振实密度较高的优点。
[0009]优选的，所述液相处理采用双氧水和浓硫酸进行氧化处理。
[0010]通过采用上述技术方案，双氧水和浓硫酸相配合的液相改性处理，使天然石墨片层间距变大，层间含有较多的功能极性基团，包括羟基、羧基等，从而便于与沥青相接触，提高沥青与负载石墨片的接触面积，从而提高沥青在负载石墨片表面的沉积面积，促进片状石墨片经石墨化后，由片状结构趋于球状结构，提高了成品负极材料振实密度的同时提高负极材料与液体的接触面积，提高充放电效果并具有较高的容量。
[0011]优选的，所述S1中后处理包括如下步骤：将液相处理后的天然石墨片置于磷脂酰丝氨酸石油醚溶液中分散搅拌，然后取出天然石墨片，经干燥至石油醚完全挥发后置于壳聚糖溶液中分散搅拌，然后干燥。
[0012]通过采用上述技术方案，经液相氧化处理后的天然石墨片边缘位置处产生羧基和羰基，而氧化后天然石墨片周面为羟基、环氧基；利用磷脂酰丝氨酸中氨基与负载石墨片边缘处的羧基吸引、连接，使得磷脂酰丝氨酸一端头部的氨基与天然石墨片连接，而另一端疏水基朝外，实现负载石墨片的封端处理；当负载石墨片与沥青接触后，保证沥青能够吸附在负载石墨片的周面，而不易吸附在负载石墨片的端部，在负载石墨片周面的碳化沉积能够促进片状结构趋于球形结构，从而能够提高成品负极材料的振实密度。
[0013]经磷脂酰丝氨酸石油醚溶液处理后的天然石墨片，经过壳聚糖溶液的浸泡分散处理后，利用壳聚糖溶液中的氨基和羧基，进一步对天然石墨片周面的羟基吸引、连接，提高天然石墨片周面的亲水基数量，并且便于插层在天然石墨片上，提高天然石墨片的亲水基数量，与沥青接触后，能够吸引沥青快速分散在天然石墨片的周面，配合后续的石墨化处理，便于天然石墨片周面形成沉积炭层，而端部不易形成沉积炭层，从而使片状天然石墨片趋于球状结构，提高成品负极材料的振实密度。
[0014]优选的，所述磷脂酰丝氨酸石油醚溶液由质量比为1:0.02
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0.1:80
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100的磷脂酰丝氨酸、氮化碳和石油醚组成。
[0015]通过采用上述技术方案，在天然石墨片端部的磷脂酰丝氨酸在石墨化过程中，随着温度升高氮化碳容易逐渐分解，即使有天然石墨片通过端部连接，在石墨化的过程中，随着氮化碳的分解，也容易使相邻天然石墨片之间断层，从而不易使天然石墨片呈线性连接，影响成品负极材料与液体的接触面积，从而使负极材料的充放电效果受到影响。
[0016]优选的，所述壳聚糖溶液由质量比为1:0.05
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0.2:60
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100的壳聚糖、纳米碳化硅和稀醋酸组成。
[0017]通过采用上述技术方案，壳聚糖、纳米碳化硅、稀醋酸相配合，使得纳米碳化硅分散在壳聚糖溶液中，随着壳聚糖溶液进入天然石墨片内部结构或附着在天然石墨片表面，使得纳米碳化硅进入天然石墨片内部结构中或附着在天然石墨片表面，在石墨化2400℃的条件下，碳化硅不会热熔，碳化硅的熔点为2700℃以上，所以碳化硅稳定的分散在内部结构中以填充内部结构孔隙，提高振实密度，同时在炭层的逐渐沉积过程中，将碳化硅稳定的粘附在天然石墨片表面，进一步提高成品负极材料的振实密度。
[0018]优选的，所述纳米碳化硅由质量比为1:1
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2的纤维状纳米碳化硅和球状纳米碳化硅组成。
[0019]通过采用上述技术方案，纤维状纳米碳化硅和球状纳米碳化硅相配合，利用纤维状纳米碳化硅的刺状纤维结构，便于插层进入天然石墨片内部结构之间，球状纳米碳化硅便于附着在天然石墨片周面表面，从而提高成品负极材料的振实密度。
[0020]优选的，所述沥青为粒径5
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10μm的高温沥青粉末。
[0021]通过采用上述技术方案，高温沥青粉末与负载石墨片混合更均匀，不易因液体沥青的粘性导致负载石墨片表面沥青分散不均匀，因此利用沥青粉末能够提高负载石墨片表面的沥青分散均匀度，当石墨化处理后，得到的负极材料振实密度较高。
[0022]优选的，所述高温沥青粉末采用如下方法制备而成：
按质量比为1:5
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10称取沥青粉末均匀分散在羧甲基纤维素溶液中，经干燥、打散处理，制得成品高温沥青粉末。
[0023]通过采用上述技术方案，沥青粉末表面均匀包覆羧甲基纤维素，经干燥处理后，羧甲基纤维素溶液在沥青粉末表面形成羧甲基纤维素包膜，羧甲基纤维素中的羧基便于与负载石墨片表面壳聚糖中氨基、羧基吸引连接，从而促进沥青粉末在负载石墨片表面均匀分散，当沥青在负载石墨片表面沉积后，能够在负载石墨片周面形成均匀的炭层，使天然石墨片的片状逐渐被改性成趋于球状的结构，提高负极材料的振实密度。
[0024]优选的，所述羧甲基纤维素溶液由质量比为1:0.01
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0.06的羧甲基纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天然石墨的相改性方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、天然石墨片经液相处理、后处理，制得负载石墨片；S2、负载石墨片与沥青混合均匀，沥青重量占负载石墨片重量的8
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12%，经造粒，然后在2400
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2500℃的条件下进行石墨化处理、打散后处理，制得成品负极材料。2.根据权利要求1所述的一种天然石墨的相改性方法，其特征在于：所述液相处理采用双氧水和浓硫酸进行氧化处理。3.根据权利要求1所述的一种天然石墨的相改性方法，其特征在于，所述S1中后处理包括如下步骤：将液相处理后的天然石墨片置于磷脂酰丝氨酸石油醚溶液中分散搅拌，然后取出天然石墨片，经干燥至石油醚完全挥发后置于壳聚糖溶液中分散搅拌，然后干燥。4.根据权利要求3所述的一种天然石墨的相改性方法，其特征在于，所述磷脂酰丝氨酸石油醚溶液由质量比为1:0.02
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0.1:80
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100的磷脂酰丝氨酸、氮化碳和石油醚组成。5.根据权利要求3所述的一种天然石墨的相改性方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液由质量比为1:0...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓威，高文荣，刘超群，
申请(专利权)人：青岛华腾石墨科技有限公司，
类型：发明
国别省市：