中间相碳微球的改性及性能表征(6)
（3） “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）。
图 1.4 碳质中间相形成的BGBU过程
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[20]。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。
1.7 本论文的工作及意义
目前锂离子电池生产中广泛采用的负极材料是石墨类碳材料。MCMB材料具有类似石墨的层状结构， 较大的层间距使Li+ 更容易嵌脱， 而管状结构在反复充放电过程中不会崩塌， 有利于提高电池的充放电容量和循环稳定性， 所以，我们对MCMB材料的电化学性能极感兴趣。尽管MCMB材料是种被普遍应用的材料，但对MCMB材料的具体研究还很有限。况且MCMB材料的电化学性能没有完全被指示， 因此，本工作还有待于进一步开展。
中间相炭微球(MCMB) 是一种新型功能材料，是在稠环芳烃化合物的碳化过程中形成的一种盘状向列液晶结构.在中间相转化的初期由于表面张力的作用而呈球形，随着小球的长大和融并最后转化为中间相大融并体结构，可作高密高强炭材料原料、高性能液相色谱柱填料、催化剂载体、超高比表面活性炭和高性能手机用锂电池等，因此近年来受到世界各国的普遍关注. MCMB 的制备主要采用热聚合法，热聚合法包括两个步骤:热处理稠环芳烃原料以缩聚形成MCMB；利用适当的手段将微球从母液沥青中抽提出来. 热聚合法具有工艺简单、设备投资少和反应易于控制等特点。 一般来说，沥青都具有较宽的芳烃相对分子量分布和一定的杂原子含量，在进行热缩聚反应时会因分子大小及活性的不同而导致分步聚合，使颗粒分布不均匀，且球体间容易产生融并现象，难以大量获得直径分布均匀的小球[11,12]。因此，如何高收率地获得粒径均匀的MCMB是目前研究的重要课题. 为此，本文的工作及意义在于进行了新型MCMB 的可膨化性能研究。
2 实验
2.1 试验的仪器与药品
本实验主要用到的实验仪器有：坩埚钳、玻璃棒、200ml和500ml的烧杯、滤纸、布氏漏斗漏斗、真空抽滤机、分析天平、马弗炉、扫描电子显微镜。
药品主要有：质量分数为98.3%的浓硫酸、质量分数为65%的浓硝酸、中间相碳微球。
2.2 试验的内容
本实验主要将石墨经行酸化后烘干，再对其高温膨化，最后测其堆积密度，从而找出哪些条件对MCMB性能影响较大。粉末经过振实后的堆积密度，以g/cm3表示。粉末振实密度相对于其松装密度增大的百分数，是粉末多种物理性能(如粉末粒度及其分布、颗粒形状及其表面粗糙度、比表面积等)的综合体现。粉末的振实密度按式p=m\v 计算。五种环境条件对MCMB性能的影响，分别是混酸与石墨粉的比例大小、膨化前水份含量多少、烘干温度对膨化效果的影响、膨化温度对膨化效果的影响和膨化时间长短对膨化效果的影响。实验材料分别选用15#和25#碳石墨为原材料，每组大多设置五个对照组，15#、25#分别为粒径不同的石墨材料。