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天然石墨球-热解炭核壳结构的制备及电化学性能研究

通过化学气相沉积的方法,以乙炔为碳源,天然石墨球为原料,采用不同流化床CVD工艺和不同的反应时间,制备出具有光滑表面或颗粒状热解炭包覆层的核-壳构型改性天然石墨球.改性天然石墨球的核体是具有高度有序石墨结构的天然石墨,而壳体是无序结构的热解炭.与天然石墨球相比,具有核-壳结构的改性天然石墨球的首次库仑效率和循环性能都得到显著改善.尤其是具有颗粒状热解炭包覆层的改性石墨具有优异的循环性能,在41次循环后其放电容量仍为首次容量的84%,这一改善归因于表面沉积的颗粒状热解炭有效地降低了改性天然石墨颗粒之间的接触电阻和增加了接触面积.

关键词: 流化床化学气相沉积 , 核-壳结构 , 热解炭 , 改性天然石墨 , 锂离子二次电池

化学气相沉积法碳包覆改性锂离子电池电极材料的研究进展

刘树和 , 白朔 , 李峰 , 孙可伟

材料导报

主要介绍了CVD碳包覆工艺、包覆层种类和物理性质(结构、含量和分布)对电极材料电化学性能(首次容量、首次库仑效率、循环和倍率充放电性能等)的影响,在此基础上提出了尚需深入研究的问题,并对CVD法碳包覆改性电极材料的发展趋势和前景进行了讨论.

关键词: 锂离子电池 , 电极材料 , 热解炭 , 纳米碳管 , 化学气相沉积

工艺条件对碳化稻壳镁热还原产物组成的影响

刘树和 , 赵淑春 , 董鹏 , 姚耀春

材料导报

以同时含有碳源和硅源的稻壳制备碳化稻壳,采用镁热法还原其中的SiO2,借助XRD对还原产物进行分析,探讨了镁热还原工艺对产物组成的影响.结果表明:碳化稻壳中的SiO2在490℃可以发生镁热还原反应,当还原温度低于700℃时,还原产物是Si或Mg2Si;当还原温度超过700℃时,还原产物中形成SiC;当还原温度高于800℃时,产物中有Mg2SiO4生成.镁热还原温度在600～700℃之间时,通过控制Mg与碳化稻壳中的SiO2的质量配比,可以制备出Si/C复合材料.

关键词: 碳化稻壳 , 镁热还原 , Si/C复合材料

功能性生物质基碳素新材料

刘树和 , 赵淑春

材料导报

较为系统地综述了以生物质为原料制备功能性生物质基碳素新材料的方法及其应用的研究进展.着重介绍了干法碳化和湿法碳化制备生物质基碳材料,并阐述了生物质基碳材料在吸附、陶瓷化、电磁屏蔽和吸波、电化学储能(锂离子电池和电化学电容器)及光催化等领域的应用.提出了生物质基碳素新材料今后的研究方向,展望了其发展前景.

关键词: 生物质 , 碳化 , 功能性材料

大尺寸各向同性热解炭材料的制备与表征

吴峻峰 , 白朔 , 刘树和 , 徐红军 , 成会明

新型炭材料 doi:10.3969/j.issn.1007-8827.2006.02.005

采用一种新的旋转基体稳态流化床沉积装置制备大尺寸的各向同性热解炭材料.利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和XRD对各向同性热解炭材料的微观结构进行了表征,并对其力学性能进行了测试.结果表明,改进后的旋转基体稳态流化床沉积工艺能够制备出大尺寸的各向同性热解炭材料.材料的结构均匀,气孔较少,主要由球形颗粒状碳结构组成,构成这种球形颗粒状碳结构的是乱层结构的石墨片层堆积体.各向同性热解炭与传统炭材料相比具有较高的杨氏模量、硬度和强度.

关键词: 热解炭 , 各向同性 , 制备 , 微观结构

生物质多孔炭的电磁屏蔽性能研究

刘树和 , 赵淑春 , 林志伟 , 吴勇生

材料导报

以思茅松锯末为原料,固体氯化铵为造孔剂,酚醛树脂为粘结剂,采用现有的固化烧结技术,制备多孔炭材料.利用法兰同轴法测试其电磁屏蔽效能.结果表明,在130～1800MHz内,多孔炭的屏蔽效能在38.8～56.2dB之间,屏蔽效果较好,并优于无孔炭材料.其中,在130～716MHz内,多孔炭的屏蔽效能随着频率的增加而减小;但在716～1800MHz内,多孔炭的屏蔽效能随频率的增加而增加.多孔炭的孔径越大,其电磁屏蔽效能越好,但是随着频率的增加,0.35mm和0.13mm两种孔径的多孔炭屏蔽效能差距越来越小.当孔径和厚度一定时,多孔炭的屏蔽效能随着孔隙率的增加而增大.

关键词: 多孔炭 , 电磁屏蔽 , 孔径 , 孔隙率

稻壳制备硅/碳复合材料及储锂性能

刘树和 , 董鹏 , 姚耀春 , 赵淑春

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.22.010

作为一种储量丰富的农业废弃物,稻壳的高附加值利用具有重要意义.以稻壳为原料,通过空气氧化、镁热还原和酸浸得到硅/碳复合材料,探讨了复合材料的组成结构以及作为锂离子电池负极材料的电化学性能.结果表明:硅/碳复合材料中的硅为晶体纳米颗粒,分布在无定形炭基质中;稻壳的氧化增加了硅/碳复合材料中硅的含量和复合材料的比表面积,从而增加了复合材料的容量,但首次库伦效率较低;硅/碳复合材料中的碳可以抑制硅的体积变化,改善循环性能.含碳8％的硅/碳复合材料,首次充电容量758.5 mAh/g,30次循环后充电容量保持率为78.7％.

关键词: 稻壳 , 镁热还原 , 硅/碳复合材料 , 电化学性能