天然石墨负极材料制备工艺研究

人造石墨和天然石墨负极材料一、引言人造石墨和天然石墨都是负极材料，用于制造锂离子电池、燃料电池等应用。

在当今的新能源产业中，石墨材料已经成为不可或缺的材料之一。

人造石墨和天然石墨各有其优势和劣势，本文将对这两种材料进行深入探讨，分析其特性、性能及应用领域。

二、人造石墨的特性和性能1.人造石墨的制备方法人造石墨是一种由碳源材料通过高温处理制成的材料。

其制备方法主要包括热转化法、化学气相沉积法、电化学法等。

热转化法是指在高温下通过热解或碳化原料来制备石墨材料；化学气相沉积法是指利用碳源气体在高温下沉积石墨材料；电化学法是指利用电解沉积的方法来制备石墨材料。

2.人造石墨的结构特性人造石墨的结构主要由多层片状结构组成，具有较好的导电性和热导性。

其晶体结构类似于天然石墨，但由于其制备过程中的控制条件和生长方式不同，导致其结构和性能与天然石墨有所不同。

3.人造石墨的性能特点人造石墨具有良好的导电性、热导性和化学稳定性，具有较高的比表面积和较好的化学反应性。

在电池负极材料的应用中，人造石墨能够提供较高的储锂容量和较好的循环稳定性，因此得到了广泛的应用。

三、天然石墨的特性和性能1.天然石墨的产地和获取方式天然石墨主要产自地下矿藏，其产地分布广泛，包括中国、印度、巴西、加拿大等国家和地区。

其获取方式主要包括露天开采和井下采矿，其中井下采矿是主要的采矿方式。

2.天然石墨的结构特性天然石墨的结构主要由规则的多层石墨片组成，具有较好的导电性、热导性和化学稳定性。

其晶体结构稳定，分子间作用力较强，具有较好的稳定性和强度。

3.天然石墨的性能特点天然石墨具有较高的导电性和热导性，具有良好的化学稳定性和抗腐蚀性。

在锂离子电池、燃料电池等领域，天然石墨作为负极材料能够提供良好的储锂容量和循环稳定性，因而得到了广泛的应用。

四、人造石墨和天然石墨的比较分析1.物理特性比较人造石墨和天然石墨在物理特性上有一些差异。

人造石墨的比表面积一般较天然石墨大，而天然石墨的晶体结构比较稳定，具有较好的结构稳定性和强度。

锂电池负极材料人造石墨生产工艺详解(一)锂电池负极材料人造石墨生产工艺引言锂电池作为一种广泛应用于移动电子设备、电动车辆等领域的高性能能源储存设备，其性能的提升一直是科技创新的重点。

人造石墨作为锂电池负极材料的关键组成部分，其制备工艺直接影响着锂电池的性能和寿命。

本文将介绍一种资深创作者所研究的锂电池负极材料人造石墨生产工艺。

工艺流程1. 原料准备•石墨矿石：选择高纯度、低含杂质的天然石墨矿石作为原料。

•碳源：使用高纯度的石墨粉末作为主要碳源。

•添加剂：根据需要，可以加入一些助剂或改性剂，用于调节石墨的晶体结构和电化学性能。

2. 研磨预处理将石墨矿石研磨成细粉末，通过特定的研磨装置将石墨晶体破碎成小颗粒，提高石墨的比表面积和离子扩散速度，从而提高石墨的电化学性能。

3. 混合制浆将研磨后的石墨粉末与碳源粉末按照一定的配比混合，并加入适量的溶剂，制成石墨浆料。

混合工艺需要保证石墨粉末和碳源粉末的均匀分散，以及浆料的流动性和黏度的调节。

4. 涂布成膜将石墨浆料涂布到导电铜箔或其他导电基片上，形成一层均匀且致密的薄膜。

涂布工艺需要控制涂布的厚度、速度和涂布质量的均匀性，以确保最终产品的一致性。

5. 烘干固化将涂布好的石墨薄膜进行烘干和固化处理，使其得到稳定的物理结构。

烘干过程中要控制温度和时间，避免过度烘干或不充分烘干导致负极材料的性能下降。

6. 热处理和成型通过高温热处理和成型，使石墨薄膜的晶体结构发生相应的改变，提高其电化学性能。

热处理工艺需要根据具体需要进行温度和时间的控制，确保石墨的结晶度和导电性能达到预期要求。

7. 检测和质量控制对生产出的人造石墨进行一系列的质量检测，包括电化学性能测试、表面形貌观察等，以确保产品的质量和性能符合要求。

同时，建立完善的质量控制体系，对每一道工序进行严格的监控和管理，确保生产过程的稳定性和一致性。

结论通过以上的工艺流程，人造石墨作为锂电池负极材料的生产工艺得以实现。

天然鳞片石墨在用作锂离子电池负极材料时具有嵌锂电位低、工作电压稳定、理论容量高、原料来源广泛、成本低等许多优势，是一种具有很好应用前景的负极材料。

但由于粒度大小分布不均、微观形貌复杂等缺点对电池的循环性能、倍率性能、容量、比容量密度产生严重影响，使其不能直接用作锂离子电池负极材料，必须经过改性处理才能得到有效的应用。

当前天然鳞片石墨的生产工艺包括球化、纯化、包覆、碳化等。

天然鳞片石墨的球化原理是天然鳞片石墨颗粒在球化机中发生碰撞、剪切和摩擦等机械作用，大片状颗粒发生塑性变形而成球形和类球形颗粒，而微细颗粒吸附密着在主核上，经摩擦和去棱角化后制得球形石墨。

球化处理能够显著地提升天然鳞片石墨的电化学性能。

球化的天然鳞片石墨材料具有较小的比表面积，更高的振实密度，从而具有更高的首次库仑效率，更高的可逆比容量及更优异的循环稳定性。

天然石墨球化的整个加工过程中由于研磨和碰撞等机械作用会产生许多球化微粉，目前球化工艺工业中产生的球化微粉废料占比为总量的50%～60%，这一部分废料是经过十几次甚至几十次处理后残留下来的，球化微粉因存在振实密度低、比表面积过大、表面缺陷多等问题，所以这部分球化微粉只能用于生产低附加值的润滑剂与耐火材料等，极大降低了天然鳞片石墨的高值化利用，直接影响了球形石墨负极的生产成本。

基于此，本工作通过对球化微粉进行纯化、等静压压制、热处理、破碎、筛分等处理，获得了电化学性能优异的石墨负极材料。

重点研究了热处理过程的升温速率及保温温度对材料物理性能及各项电化学性能的影响，分析了所得材料的理化及嵌脱锂性能。

论文研究工作对于实现天然石墨负极材料生产过程中产生的大量球化微粉的高值化利用具有一定的指导意义。

1 实验材料及制备1.1材料制备（1）球化微粉的纯化：首先配制氢氟酸浓度为3 mol/L、盐酸浓度为3 mol/L的混酸溶液；再按液固比4 mL/g(混酸体积mL/球化微粉g)将球化微粉分散于混酸溶液中，在25 ℃条件下搅拌反应3 h后，通过抽滤操作进行固液分离、去离子水洗涤，将所得滤饼置于80 ℃充分烘干即得球化微粉的纯化样品。

人造石墨和天然石墨负极材料石墨是一种具有多种应用的材料，它具有良好的导电性、热导性和化学稳定性，因而在电池、涂料、润滑剂等领域具有重要作用。

人造石墨和天然石墨是两种常见的负极材料，它们在电池等领域都有着广泛的应用。

本文将对人造石墨和天然石墨的特性、制备方法、以及在电池中的应用进行综合性的探讨。

一、人造石墨的特性1.1晶体结构人造石墨是一种由碳原子构成的材料，具有六方晶系的结构。

它的晶体结构稳定，具有良好的导电性和热导性，因此在电池等领域有着重要的应用。

1.2物理性质人造石墨具有一定的硬度和弹性，同时具有良好的润滑性和耐磨性。

这些特性使得人造石墨在润滑剂、密封材料等方面有着广泛的应用。

1.3化学性质人造石墨具有良好的抗腐蚀性和化学稳定性，可以在酸、碱等腐蚀性物质中保持稳定。

这使得人造石墨在一些特殊环境下具有重要的应用价值。

二、人造石墨的制备方法2.1石墨化学气相沉积法石墨化学气相沉积法是一种常见的人造石墨制备方法，其步骤包括将碳源物质在高温环境下分解，使其碳原子沉积在基底上形成石墨薄膜。

这种方法制备的人造石墨薄膜具有均匀的厚度和优异的导电性。

2.2电化学沉积法电化学沉积法是利用电化学反应在电极表面形成石墨层的方法。

通过在合适的电解液中施加电压，使得碳源物质在电极表面沉积形成石墨层。

这种方法制备的人造石墨层具有良好的结晶性和导电性。

2.3化学氧化还原法化学氧化还原法是利用化学氧化还原反应将碳源物质氧化并还原为石墨的方法。

这种方法制备的人造石墨具有较高的纯度和均匀的晶体结构。

三、人造石墨在电池中的应用3.1锂离子电池人造石墨作为负极材料在锂离子电池中具有重要的应用。

它具有良好的导电性和化学稳定性，能够有效储存和释放锂离子，从而实现电池的高效能量存储。

3.2钠离子电池人造石墨还可以作为负极材料在钠离子电池中应用。

它具有良好的离子传输性能和循环稳定性，能够有效提高电池的循环寿命和能量密度。

3.3电容器人造石墨也可以作为电容器的负极材料。

负极材料石墨化工艺流程石墨是一种优良的负极材料，广泛应用于锂离子电池、超级电容器等领域。

石墨化是将天然石墨经过一系列工艺流程加工处理，使其具备更好的电化学性能和循环稳定性的过程。

石墨化的工艺流程通常包括石墨矿石的采集、粉碎、浮选、石墨浆料的制备、成型、烘干、高温石墨化等多个步骤。

首先是石墨矿石的采集。

石墨矿石主要由石墨和杂质组成，需要通过采矿的方式将其开采出来。

石墨矿石的选取对后续工艺流程具有重要影响。

接下来是石墨矿石的粉碎和浮选。

石墨矿石经过粉碎后，通过浮选的方式将石墨与杂质分离。

浮选是一种常用的选矿方法，通过利用石墨与杂质的不同吸附性质，使其在药剂的作用下分离开来。

然后是石墨浆料的制备。

石墨浆料是由石墨粉和粘结剂等组成的混合物，用于后续的成型工艺。

制备石墨浆料的关键是控制石墨粉的粒径和粘结剂的添加量，以保证石墨电极的均匀性和粘结强度。

接着是成型工艺。

石墨浆料经过成型工艺，可以制备出不同形状和尺寸的石墨电极。

常见的成型方式包括浸渍成型、挤出成型和压制成型等。

成型后的石墨电极需要经过烘干工艺，除去其中的水分和挥发物，提高电极的密度和强度。

最后是高温石墨化。

石墨电极经过高温处理，使其晶格结构发生改变，形成高度有序的石墨晶体。

高温石墨化可以提高石墨电极的导电性能和循环稳定性，提高电池的整体性能。

总结起来，石墨化工艺流程是将石墨矿石经过粉碎、浮选、制备石墨浆料、成型、烘干和高温石墨化等多个步骤，最终制备出具备优良电化学性能的石墨负极材料。

这一工艺流程的关键在于控制各个环节的工艺参数，以确保石墨负极材料的质量和性能。

随着科技的不断发展，石墨化工艺也在不断改进和优化，为电池等领域的发展提供了重要支持。

本技术提供了一种锂离子电池用石墨负极材料，该负极材料是以石墨材料为内核，在石墨材料表面包覆有一层由木质素热解碳与石墨烯组成的导电网络膜；该导电网络膜的质量为石墨负极材料质量的0.03~8%。

上述负极材料的制备包括以下步骤：（1）将石墨粉、木质素与氧化石墨烯在分散介质中混合均匀；（2）将制得的混合料烘干，然后置于烧结炉中，在惰性气氛或还原混合气氛中，于350～600℃下恒温焙烧3～10小时，再于650～1200℃下恒温焙烧5～20小时，然后冷却至室温。

本技术显著地提高了石墨负极材料的导电率，从而提高锂离子电池石墨负极材料的高倍率性能与循环性能，减少其不可逆容量。

权利要求书1.一种锂离子电池用石墨负极材料，其特征在于，所述石墨负极材料是以石墨材料为内核，在石墨材料表面包覆有一层由木质素热解碳与石墨烯组成的导电网络膜；所述导电网络膜的质量为石墨负极材料质量的0.03~8%。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池用石墨负极材料，其特征在于，所述导电网络膜的质量为石墨负极材料质量的0.05~1.5%。

3.一种如权利要求1或2所述的锂离子电池用石墨负极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将石墨粉、木质素与氧化石墨烯在分散介质中混合均匀，其中分散介质、木质素与氧化石墨烯的质量比为100～500∶0.5~5.5∶0.1~5.0；石墨粉、木质素与氧化石墨烯的质量比为90.0～99.4∶0.5~5.0∶0.1~5.0；（2）将制得的混合料烘干，然后置于烧结炉中，在惰性气氛或还原混合气氛中，以5～30℃/min加热速率升温，于350～600℃下恒温焙烧3～10小时，再以5～30℃/min加热速率升温，于650～1200℃下恒温焙烧5～20小时，然后以3～30℃/min降温速度冷却至室温，得到表面包覆一层木质素热解碳与石墨烯的石墨负极材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中木质素为木质素磺酸铵、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙与木质素磺酸镁中的一种或几种。

天然石墨负极材料工艺最后一句加我国的石墨负极材料的市场前景。

1天然石墨负极材料工艺天然石墨是一种非常优质的碳素材料，它具有良好的电磁导度、少量气孔、低温熔融点、制品密度大等特点，可以用于制造负极材料。

天然石墨负极材料工艺主要包括矿石开采和加工、石墨发泡、石墨预处理、石墨成型、抛光精加工等5个环节。

1.1 矿石开采和加工矿石开采和加工环节是天然石墨负极材料工艺的原料准备环节，其中矿石必须是成熟的、纯净无污染的，才能拥有优质的石墨。

一般采用机械方法对矿石进行破碎加工，并分级进行洗选，只有彻底去除杂质之后，才能继续进行下一步的加工。

1.2 石墨发泡石墨发泡是将矿转化为石墨粉末的过程，一般采用石墨热解技术和气流粉碎技术，将原料经过一系列高温低压低氧气、超声波等处理，将矿粉彻底粉碎，达到石墨粉末的品质要求。

1.3 石墨预处理石墨预处理是指在进行石墨成型之前，对石墨粉末进行特殊处理，以改善成型工艺性能和制品性能。

包括清洗石墨粉末、湿法成型处理、定质处理、内外表粗加工、烧结处理等。

1.4 石墨成型石墨成型一般采用压力型成型机，其中可以采用压坯制造成型，也可以采用动板成型技术，以及石墨注模成型技术。

其目的是将石墨预处理后的物理性状加工成任何形状的制品。

1.5 抛光精加工抛光精加工是指对制品的外表和表面进行精细的抛光，以获得更加精致光滑的表层。

一般可以采用自动调配去毛刺机、多层次抛光系统等方法，这些技术既不改变预成型制品的物理性状，也可以实现表面光滑度的提高，从而达到快速生产的要求。

流程完成后，可以得到完美的天然石墨负极材料产品，可以用于多种新能源储能电池，广泛应用于航空航天、汽车和新能源行业等领域。

随着我国环保意识的增强，以及新能源行业的发展，天然石墨负极材料市场前景十分可观。

AlF3包覆天然石墨负极材料的制备及其电化学性能周海辉;吴璇;周成坤;任建国【摘要】以天然石墨为原料,通过机械高速分散设备将天然石墨和AlF3在液相介质中充分混合,混合液喷雾干燥后获得颗粒形态均匀分散的AlF3包覆天然石墨(NG)复合负极材料(AF/NG).一方面A1F3包覆层有助于在天然石墨表面形成稳定的SEI 膜,提升材料的循环稳定性;另一方面AlF3的引入改善了锂离子在天然石墨内外的迁移与扩散,提升复合材料的倍率性能,0.5C倍率下放电比容量达到278 mAh·g-1,同等倍率下比未包覆AlF3样品提高了78 mAh·g-1.合成工艺简单易管控,适合规模化商业生产.%AIF3 coated Natural graphite composite (AF/NG) was synthesized by high speed mechanical dispersion and spray drying with the natural graphite as raw material.On the one hand,a more stable SEI film can be formed with the help of AlF3,which promoting the cycle performance.on the other hand,the AlF3 can promote the diffusion of lithium ions between the particles,which is benefit to the rate capability.AF/NG delivered a reversible capacity more than 278 mAh ·g-1 at 0.5C,with a capacity of 78 mAh ·g-1 higher than the uncoated sample (NG).The synthetic process is easy to control which is suitable for large-scale commercial production.【期刊名称】《无机化学学报》【年(卷),期】2018(034)004【总页数】7页(P676-682)【关键词】AlF3;天然石墨;负极材料;锂离子电池【作者】周海辉;吴璇;周成坤;任建国【作者单位】深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司,深圳 518106;深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司,深圳 518106;深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司,深圳518106;深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司,深圳 518106【正文语种】中文【中图分类】O6460 引言随着锂离子电池在便携电子、电动汽车和轨道交通[1-2]等领域的应用不断深入，特别是近几年世界各国相继将燃油车禁售提上日程，市场对于高能量密度、高功率密度、高安全和长寿命的新型锂离子电池的需求更加迫切。