Kako bi se zadovoljili zahtjevi visokoučinkovitih litij-ionskih baterija sljedeće generacije, grafitizirani petrolejni koks zahtijeva poboljšanja u performansama brzine, stabilnosti ciklusa, performansama na niskim temperaturama, strukturnoj čvrstoći, početnoj učinkovitosti i isplativosti u smislu proizvodnih procesa. Specifična analiza je sljedeća:
I. Poboljšanje performansi stope i stabilnosti ciklusa
Problem: Tijekom procesa punjenja i pražnjenja, umetanje i izdvajanje litijevih iona u grafitiziranom petrolejskom koksu može uzrokovati širenje i skupljanje grafitnih slojeva. Tijekom dugotrajnog cikliranja to može dovesti do strukturnih oštećenja, što utječe na stabilnost ciklusa. Upute za poboljšanje:
- Reorganizacija strukture čestica: Odaberite odgovarajuće prekursore igličastog koksa i koristite lako grafitizirajuće materijale poput smole kao izvore ugljika za veziva. Obradom ovih materijala u rotacijskoj peći, nekoliko čestica igličastog koksa može se povezati zajedno u sekundarne čestice s odgovarajućim veličinama čestica, nakon čega slijedi grafitizacija. Ovaj pristup učinkovito smanjuje indeks orijentacije kristalita materijala (OI vrijednost) i poboljšava put difuzije za litijeve ione, čime se poboljšava brzina difuzije.
- Modifikacija površinskog premaza: Premažite grafitizirani naftni koks materijalima kao što su amorfni ugljik, metalni oksidi ili polimeri kako bi se konstruirale čestice strukture „jezgra-ljuska“. Sloj premaza može izolirati izravan kontakt s elektrolitom, smanjiti površinski aktivna mjesta, smanjiti specifičnu površinu i istovremeno poboljšati sposobnosti umetanja i difuzije litijevih iona, čime se poboljšava stabilnost ciklusa.
II. Poboljšanje performansi na niskim temperaturama
Problem: U okruženjima niskih temperatura, brzina difuzije litijevih iona u grafitiziranom petrolejnom koksu se smanjuje, što dovodi do smanjenja performansi baterije. Upute za poboljšanje:
- Dopiranje mekim ugljikom: Uključivanje određenog udjela mekog ugljika u grafitnu anodu može poboljšati performanse punjenja baterije na niskim temperaturama. Meki ugljik ima amorfnu strukturu s velikim međuslojnim razmakom i dobrom kompatibilnošću s elektrolitom, što rezultira izvrsnim performansama na niskim temperaturama. Međutim, omjer dopiranja treba pažljivo kontrolirati kako bi se uravnotežile performanse na niskim temperaturama i vijek trajanja ciklusa.
- Optimizacija formulacije elektrolita: Optimizirajte formulaciju elektrolita dodavanjem novih aditiva ili promjenom sastava otapala kako biste smanjili viskoznost elektrolita na niskim temperaturama i povećali brzinu difuzije litijevih iona.
III. Poboljšanje strukturne čvrstoće i stabilnosti
Problem: Visoko grafitizirani ugljični materijali, iako posjeduju visoki kapacitet i stabilne platforme punjenja i pražnjenja, mogu pokazivati loše cikličke performanse i performanse na niskim temperaturama. Upute za poboljšanje:
- Kontroliranje stupnja grafitizacije: Tijekom procesa grafitizacije, stupanj grafitizacije treba kontrolirati kako bi se zadržale neke amorfne strukture između mikrokristala, čime se održava određena razina strukturne čvrstoće.
- Uvođenje nanostruktura: Izgradnjom nanostruktura ili poroznih struktura može se povećati broj kanala za umetanje i vađenje litijevih iona, čime se poboljšava strukturna stabilnost materijala.
IV. Poboljšanje početne učinkovitosti i smanjenje troškova
Problem: Kao anodni materijal, grafitizirani naftni koks može pokazivati nisku početnu učinkovitost i visoke troškove proizvodnje. Upute za poboljšanje:
- Obrada površinske oksidacije: Obrada grafitiziranog naftnog koksa jakom otopinom oksidacijskog sredstva za oksidaciju i pasivizaciju površinski aktivnih potencijala i smanjenje funkcionalnih skupina, čime se poboljšava početna učinkovitost.
- Optimizacija proizvodnih procesa: Poboljšati proizvodne procese poput kalcinacije i grafitizacije kako bi se smanjili troškovi proizvodnje i povećala učinkovitost proizvodnje.
Vrijeme objave: 16. listopada 2025.