[发明专利]一种石墨纤维导电剂及制备方法

说明书

本发明提供了一种石墨纤维导电剂及制备方法，这种石墨纤维具有较高的石墨化度，长径比值为6～10，其导电性能优于传统气相生长炭纤维。石墨纤维导电剂制备方法为：以煅前焦为原材料，通过气相沉积工艺制成横向生长石墨纤维，通过整形机把石墨纤维的长径比控制在6～10：1，同时将一些掺杂在石墨纤维颗粒间的小颗粒以及石墨纤维整形产生的细粉去除掉，最后经除磁得到石墨纤维导电剂。本发明的石墨纤维导电剂的制备成本要远低于气相生长炭纤维的制备成本。

技术领域

本发明涉及一种石墨纤维导电剂及制备方法，特别涉及一种粉末电极用石墨纤维导电剂及其廉价制备方法。

背景技术

粉末电极是目前电池领域最常用的电极形式之一，它具有较大比表面，有利于减小电极通过的真实电流密度，降低电化学极化。然而，这类电极同时也具有欧姆内阻较高的问题，因此，粉末电阻一般会用到导电剂。

目前使用较多的导电剂包括乙炔黑、炭黑、石墨小颗粒、气相生长碳纤维、碳纳米管、石墨烯等，其中气相生长碳纤维、碳纳米管和石墨烯分别代表了“点线接触”与“点面接触”的导电方式，其导电性能优良，但限于这三种导电剂价格高昂，因此它们的适用范围很窄；乙炔黑、炭黑、石墨小颗粒虽然价格便宜，但“点点接触”的导电方式影响了它们的导电效果，仅能应用于对倍率性能要求不高的电池中。

鉴于此，本发明开发了价格与乙炔黑、炭黑相似，导电性能与气相生长碳纤维比较接近的石墨纤维导电剂。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种新型的石墨纤维导电剂。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种石墨纤维导电剂，其特征在于：

（Ⅰ）石墨六角网面与纤维轴向为垂直关系；

（Ⅱ）石墨化度≥96%；

（Ⅲ）石墨纤维直径＜30μm，长度＜200μm，长径比值为6～10，SSA≤10m²/g，粉末电阻率≤10Ωcm。

一种石墨纤维的制备方法，其制备步骤为：

（Ⅰ）将煅前焦封于圆柱形石墨坩埚中，煅前焦占坩埚体积为80～90%；

（Ⅱ）将石墨坩埚置于艾奇逊炉中，在3000℃～3300℃下进行高温热处理；

（Ⅲ）待艾奇逊炉自然冷却后，取出石墨坩埚，将石墨坩埚锅盖内侧的生长物料刮出，即可得到石墨纤维；

（Ⅳ）将石墨纤维通过整形（含分级）、除磁工艺得到石墨纤维导电剂。

优选地，所述第（Ⅰ）步中的煅前焦挥发分在6～9%，煅前焦总类包括沥青生焦、石油生焦、中间相炭微球生焦、中间相沥青生焦。

优选地，所述第（Ⅳ）步中整形与分级同时进行，整形后石墨纤维的石墨纤维直径＜30μm，长度＜200μm，长径比值为6～10。

一种石墨纤维，其特征在于，所述石墨纤维作为粉末电阻导电剂时，兼具了乙炔黑的低价格以及气相生长碳纤维的高导电性的特点。

与现有技术相比，本发明所具有以下有益效果：石墨纤维导电剂的制备成本价基本等同于乙炔黑，要远低于气相生长炭纤维的制备成本。

具体实施方式

实施例1

制备石墨纤维导电剂，步骤如下：将挥发份6%的煤系针状焦生焦装置于圆柱形石墨坩埚中，坩埚填充比例为90%；将石墨坩埚置于艾奇逊炉中，在3000℃下进行石墨化处理；待艾奇逊炉自然冷却后，取出石墨坩埚，将石墨坩埚锅盖内侧的生长物料刮出，即可得到横向生长石墨纤维，而后整形控制长径比值为7.5，最后除磁得到1#导电剂。