مواد آند باتری لیتیوم-گرافیت کروی را درک کنید

گرافیت (اشاره به سنگ طبیعی ، همان زیر) یک منبع معدنی غیر فلزی است. مصالح گرافیتی دارای خواص خاص مختلفی مانند مقاومت در برابر حرارت بالا ، رسانایی الکتریکی ، هدایت حرارتی ، روانکاری ، پایداری شیمیایی ، پلاستیسیته و مقاومت در برابر ضربه حرارتی می باشند. در میان آنها ، گرافیت کروی یک محصول گران قیمت در گرافیت است و در صنایع نوظهور استراتژیک مانند وسایل نقلیه جدید انرژی ، ذخیره انرژی و حفاظت از محیط زیست استفاده می شود.

گرافیت کروی از گرافیت پرک طبیعی با کیفیت بالا با کربن بالا به عنوان ماده اولیه ساخته شده است و سطح گرافیت با تکنولوژی پردازش پیشرفته اصلاح شده است تا محصولات گرافیتی با ظرافت و شکل متفاوت مانند کره های بیضی شکل تولید شود.

شاخص های اندازه گیری گرافیت کروی

• شاخص عملکرد فیزیکی

اندازه ذرات (D50 ، میکرومتر) ، چگالی ضربه (g/cm³) ، سطح ویژه (㎡/g) ، رطوبت (٪) ، کربن ثابت ()

• شاخص عملکرد الکتروشیمیایی

بازده کولن (٪) ، ظرفیت شارژ (mAh/g) ، عمر چرخه (چرخه)

مزایا و معایب گرافیت طبیعی

گرافیت طبیعی از مزایای استفاده به عنوان یک ماده الکترود منفی برای باتری های لیتیوم-یون برخوردار است: منابع گسترده ، قیمت پایین ، پلت فرم ولتاژ شارژ و تخلیه کم و ظرفیت برگشت پذیر بالا (ارزش نظری 372mAh/g).

با این حال ، مشکلات زیادی با گرافیت به عنوان ماده الکترود منفی باتری وجود دارد: سازگاری ضعیف با حلالها. عملکرد ضعیف در شارژ و تخلیه جریان بالا ؛ در طول اولین بارگذاری و تخلیه ، لایه گرافیت به دلیل جاسازی همزمان مولکول های حلال کنده می شود که منجر به کاهش عمر الکترود می شود.

تشکیل گرافیت کروی

از طریق کروی شدن گرافیت پوسته ، ظرفیت خاص (50350mAh/g) ، راندمان چرخه اول (≥85) و عملکرد چرخه مواد الکترود منفی می تواند به طور قابل توجهی بهبود یابد.

• اندازه دانه بندی

اندازه ذرات D50 به عنوان یک الکترود منفی برای باتری های لیتیوم-یون بین 16 تا 18 میکرومتر مناسب است. اگر اندازه ذرات خیلی کوچک باشد ، سطح خاص آن بزرگتر خواهد شد و باعث می شود الکترود منفی مقدار زیادی لیتیوم+ را در چرخه اول مصرف کند ، بنابراین یک لایه سطحی دی الکتریک جامد تشکیل می شود ، که اولین بار و بار تخلیه است. منطقه تماس مایع کوچک است ، که بر ظرفیت خاص الکترود منفی تأثیر می گذارد.

• تجهیزات تولید گرافیت کروی

تولید گرافیت کروی صنعتی شده است. در تولید صنعتی ، ماشینهای شکل دهی ضربه باد عمدتا برای کروی شدن گرافیت پوسته استفاده می شوند. در میان آنها ، پودر گرداب جریان هوا از تجهیزات متداول است. این روش ناخالصی های کمتری در طی فرآیند اسفروئیدیزاسیون دارد ، اما تجهیزات آن از نظر اندازه بزرگ است و مقدار گرافیت زیاد است و عملکرد آن کم است ، که در آماده سازی آزمایشگاهی بسیار محدود است.

اصلاح گرافیت کروی

دو نقطه شروع اصلی برای اصلاح وجود دارد:

1. سطح مناسب آسیاب سنگی را بطور مناسب کاهش دهید تا تلفات جبران ناپذیر ناشی از ضربه زیاد فیلم SEI و تعبیه همزمان مولکول های حلال که باعث لایه برداری سطحی گرافیت می شود را کاهش دهد.

2. سایر عناصر فلزی یا غیر فلزات را به گرافیت وارد کنید تا ظرفیت بار و تخلیه گرافیت افزایش یابد.

• روش پوشش-بهبود عملکرد چرخه گرافیت

روش پوشش مدل “پوسته هسته” از مواد گرافیت به عنوان “هسته” استفاده می کند و “پوسته” از یک ماده کربنی بی شکل روی سطح آن پوشانده شده است. مواد اولیه کربن بی شکل متداول عبارتند از رزین فنولیک ، رزین اپوکسی و کربن ترک خورده. فاصله بین لایه های کربن بی شکل بیشتر از گرافیت است ، که می تواند عملکرد انتشار یون های لیتیوم را در آن بهبود بخشد ، که معادل تشکیل لایه بافر از یون های لیتیوم در سطح خارجی گرافیت است و در نتیجه جریان زیاد را بهبود می بخشد. عملکرد شارژ و تخلیه مواد گرافیتی

روش پوشش عمر چرخه باتری را افزایش می دهد ، اما فرآیند پوشش فعلی هنوز مشکلات خاصی دارد. مشکل اصلی که در حال حاضر باید حل شود این است که چگونه یک لایه پوشش کامل و یکنواخت در خارج گرافیت ایجاد کرده و به خوبی با گرافیت ترکیب شود.

• روش دوپینگ-افزایش ظرفیت شارژ و تخلیه گرافیت

ورود برخی عناصر فلزی یا غیر فلزی به مواد کربنی منجر به تغییراتی در ریزساختار کربن و حالت الکترونیکی آنها می شود که بر رفتار ورود لیتیوم الکترودهای کربنی تأثیر می گذارد. در حال حاضر ، بیشترین تحقیق در مورد ورود بور ، سیلیکون و فسفر به مواد کربن است. و عناصر دیگر.

سایر روشهای متداول اصلاح: اکسیداسیون سطح ، تشکیل لایه فلزی ، سنگ زنی مکانیکی

مواد گرافیتی کروی دارای رسانایی الکتریکی خوب ، بلورینگی بالا ، هزینه پایین ، ظرفیت تئوری بالا برای وارد کردن لیتیوم ، پتانسیل شارژ و تخلیه کم و صافی است. این بخش مهمی از مواد آند باتری لیتیوم-یون است و یک ماده کاتد برای تولید باتری لیتیوم-یون در داخل و خارج است. محصول جایگزین. دارای رسانایی الکتریکی عالی و پایداری شیمیایی ، ظرفیت شارژ و تخلیه زیاد ، عمر چرخه طولانی و حفاظت از محیط زیست است.

منبع مقاله: China Powder Network