Щоб задовольнити вимоги високопродуктивних літій-іонних акумуляторів наступного покоління, графітизований нафтовий кокс потребує покращення показників швидкості, циклічної стабільності, низькотемпературних характеристик, структурної міцності, початкової ефективності та економічної ефективності з точки зору виробничих процесів. Конкретний аналіз виглядає наступним чином:
I. Покращення показників тарифів та стабільності циклу
Проблема: Під час процесів заряджання та розряджання, введення та вилучення іонів літію в графітизований нафтовий кокс може спричинити розширення та стиснення графітових шарів. При тривалому циклі це може призвести до структурних пошкоджень, що впливає на стабільність циклу. Напрямки покращення:
- Реорганізація структури частинок: Виберіть відповідні прекурсори голчастого коксу та використовуйте легко графітизовані матеріали, такі як пек, як джерела вуглецю для зв'язуючих речовин. Обробка цих матеріалів у обертовій печі дозволяє з'єднати кілька частинок голчастого коксу разом, утворюючи вторинні частинки з відповідними розмірами частинок, а потім провести графітизацію. Такий підхід ефективно знижує індекс орієнтації кристалітів матеріалу (значення OI) та покращує шлях дифузії для іонів літію, тим самим покращуючи швидкість дифузії.
- Модифікація поверхневого покриття: Покриття графітизованого нафтового коксу такими матеріалами, як аморфний вуглець, оксиди металів або полімери, для створення частинок зі структурою «ядро-оболонка». Шар покриття може ізолювати прямий контакт з електролітом, зменшити кількість поверхнево-активних центрів, зменшити питому площу поверхні та одночасно покращити можливості введення та дифузії іонів літію, тим самим покращуючи стабільність циклу.
II. Покращення низькотемпературних характеристик
Проблема: У низькотемпературних середовищах швидкість дифузії іонів літію в графітизованому нафтовому коксі знижується, що призводить до зниження продуктивності акумулятора. Напрямки покращення:
- Легування м’яким вуглецем: Додавання певної частки м’якого вуглецю до графітового анода може покращити низькотемпературні характеристики заряджання акумулятора. М’який вуглець має аморфну структуру з великими міжшаровими відстанями та гарною сумісністю з електролітом, що призводить до чудових низькотемпературних характеристик. Однак, коефіцієнт легування слід ретельно контролювати, щоб збалансувати низькотемпературні характеристики та термін служби.
- Оптимізація складу електроліту: оптимізуйте склад електроліту, додаючи нові добавки або змінюючи склад розчинника, щоб зменшити в'язкість електроліту за низьких температур і підвищити швидкість дифузії іонів літію.
III. Покращення міцності та стійкості конструкції
Проблема: Високографітизовані вуглецеві матеріали, хоча й мають високу ємність та стабільні платформи заряду-розряду, можуть демонструвати низьку циклічну продуктивність та низькотемпературні характеристики. Напрямки покращення:
- Контроль ступеня графітизації: Під час процесу графітизації слід контролювати ступінь графітизації, щоб зберегти деякі аморфні структури між мікрокристалами, тим самим підтримуючи певний рівень структурної міцності.
- Вступ до наноструктур: Шляхом створення наноструктур або пористих структур можна збільшити кількість каналів введення та вилучення іонів літію, що підвищує структурну стабільність матеріалу.
IV. Підвищення початкової ефективності та зниження витрат
Проблема: Як анодний матеріал, графітизований нафтовий кокс може демонструвати низьку початкову ефективність та високі виробничі витрати. Напрямки вдосконалення:
- Обробка поверхневого окислення: обробка графітизованого нафтового коксу сильним розчином окислювача для окислення та пасивації поверхнево-активних потенціалів та відновлення функціональних груп, тим самим покращуючи початкову ефективність.
- Оптимізація виробничих процесів: удосконалення виробничих процесів, таких як кальцинація та графітизація, для зниження виробничих витрат та підвищення ефективності виробництва.
Час публікації: 16 жовтня 2025 р.