Каб задаволіць патрабаванні да высокапрадукцыйных літый-іённых акумулятараў наступнага пакалення, графітызаваны нафтавы кокс патрабуе паляпшэння хуткасці разрадкі, цыклічнай стабільнасці, нізкатэмпературных характарыстык, структурнай трываласці, пачатковай эфектыўнасці і эканамічнай эфектыўнасці з пункту гледжання вытворчых працэсаў. Канкрэтны аналіз выглядае наступным чынам:
I. Паляпшэнне паказчыкаў тарыфаў і стабільнасці цыклу
Праблема: Падчас працэсаў зарадкі і разрадкі ўвядзенне і здабыванне іонаў літыя ў графітызаваны нафтавы кокс можа выклікаць пашырэнне і сцісканне графітавых слаёў. Пры працяглым цыклічным выкарыстанні гэта можа прывесці да структурных пашкоджанняў, што паўплывае на стабільнасць цыклу. Напрамкі паляпшэння:
- Рэарганізацыя структуры часціц: выбірайце адпаведныя папярэднікі ігольчастага коксу і выкарыстоўвайце лёгка графітызуемыя матэрыялы, такія як пек, у якасці крыніц вугляроду для звязальных рэчываў. Апрацоўваючы гэтыя матэрыялы ў ратацыйнай печы, некалькі часціц ігольчастага коксу можна злучыць разам, утвараючы другасныя часціцы з адпаведнымі памерамі часціц, а затым графітызаваць. Гэты падыход эфектыўна зніжае індэкс арыентацыі крышталітаў матэрыялу (значэнне OI) і паляпшае шлях дыфузіі для іонаў літыя, тым самым паляпшаючы хуткасць.
- Мадыфікацыя паверхневага пакрыцця: пакрыццё графітызаванага нафтавага коксу такімі матэрыяламі, як аморфны вуглярод, аксіды металаў або палімеры, для стварэння часціц са структурай «ядро-абалонка». Пласт пакрыцця можа ізаляваць непасрэдны кантакт з электралітам, паменшыць колькасць паверхнева-актыўных цэнтраў, знізіць удзельную плошчу паверхні і адначасова палепшыць здольнасць іонаў літыя да ўвядзення і дыфузіі, тым самым паляпшаючы стабільнасць цыклу.
II. Паляпшэнне прадукцыйнасці пры нізкіх тэмпературах
Праблема: У нізкатэмпературных умовах хуткасць дыфузіі іонаў літыя ў графітызаваным нафтавым коксе зніжаецца, што прыводзіць да зніжэння прадукцыйнасці акумулятара. Напрамкі паляпшэння:
- Легаванне мяккім вугляродам: даданне пэўнай долі мяккага вугляроду ў графітавы анод можа палепшыць характарыстыкі зарадкі акумулятара пры нізкіх тэмпературах. Мяккі вуглярод мае аморфную структуру з вялікай міжслаёвай адлегласцю і добрай сумяшчальнасцю з электралітам, што прыводзіць да выдатных характарыстык пры нізкіх тэмпературах. Аднак каэфіцыент легавання павінен быць старанна кантраляваны, каб збалансаваць характарыстыкі пры нізкіх тэмпературах і тэрмін службы.
- Аптымізацыя складу электраліта: аптымізацыя складу электраліта шляхам дадання новых дабавак або змены складу растваральніка для зніжэння глейкасці электраліта пры нізкіх тэмпературах і павышэння хуткасці дыфузіі іонаў літыя.
III. Паляпшэнне трываласці і ўстойлівасці канструкцыі
Праблема: Высокаграфітызаваныя вугляродныя матэрыялы, нягледзячы на высокую ёмістасць і стабільныя платформы зараду-разраду, могуць дэманстраваць дрэнную цыклічную прадукцыйнасць і нізкія тэмпературы. Напрамкі паляпшэння:
- Кантроль ступені графітызацыі: Падчас працэсу графітызацыі ступень графітызацыі неабходна кантраляваць, каб захаваць некаторыя аморфныя структуры паміж мікракрышталямі, тым самым падтрымліваючы пэўны ўзровень структурнай трываласці.
- Увядзенне нанаструктур: шляхам стварэння нанаструктур або порыстых структур можна павялічыць колькасць каналаў уводу і здабывання іонаў літыя, што павышае структурную стабільнасць матэрыялу.
IV. Павышэнне пачатковай эфектыўнасці і скарачэнне выдаткаў
Праблема: Графітызаваны нафтавы кокс у якасці аноднага матэрыялу можа дэманстраваць нізкую пачатковую эфектыўнасць і высокія вытворчыя выдаткі. Напрамкі паляпшэння:
- Апрацоўка паверхні акісленнем: апрацоўка графітызаванага нафтавага коксу моцным растворам акісляльніка для акіслення і пасівацыі паверхнева-актыўных патэнцыялаў і аднаўлення функцыянальных груп, тым самым паляпшаючы пачатковую эфектыўнасць.
- Аптымізацыя вытворчых працэсаў: удасканаленне вытворчых працэсаў, такіх як кальцынацыя і графітызацыя, для зніжэння выдаткаў на вытворчасць і павышэння эфектыўнасці вытворчасці.
Час публікацыі: 16 кастрычніка 2025 г.