Келесі буынның жоғары өнімді литий-ионды батареяларының қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін графиттелген мұнай коксы жылдамдық өнімділігін, цикл тұрақтылығын, төмен температуралық өнімділікті, құрылымдық беріктікті, бастапқы тиімділікті және өндірістік процестер тұрғысынан шығындардың тиімділігін жақсартуды қажет етеді. Нақты талдау келесідей:
I. Жылдамдық өнімділігін және цикл тұрақтылығын арттыру
Мәселе: Зарядтау және разрядтау процестері кезінде графиттелген мұнай коксына литий иондарын енгізу және экстракциялау графит қабаттарының кеңеюіне және жиырылуына әкелуі мүмкін. Ұзақ мерзімді цикл кезінде бұл құрылымдық зақымға әкелуі мүмкін, бұл циклдің тұрақтылығына әсер етеді. Жақсарту нұсқаулары:
- Бөлшектердің құрылымын қайта құру: Тиісті инелі кокс прекурсорларын таңдап, байланыстырғыштар үшін көміртек көзі ретінде шайыр сияқты оңай графиттелетін материалдарды пайдаланыңыз. Бұл материалдарды айналмалы пеште өңдеу арқылы бірнеше инелі кокс бөлшектерін бір-бірімен байланыстырып, тиісті бөлшектер өлшемдері бар екінші реттік бөлшектерді түзуге болады, содан кейін графиттеу жүргізіледі. Бұл тәсіл материалдың кристаллиттік бағдар индексін (OI мәні) тиімді түрде төмендетеді және литий иондарының диффузия жолын күшейтеді, осылайша жылдамдық көрсеткіштерін жақсартады.
- Беттік жабынды модификациялау: Графиттелген мұнай коксын аморфты көміртек, металл оксидтері немесе полимерлер сияқты материалдармен қаптап, «өзек-қабық» құрылымды бөлшектерін құрастырады. Жабын қабаты электролитпен тікелей жанасуды оқшаулай алады, беттік белсенді учаскелерді азайтады, меншікті беттік ауданды азайтады және сонымен бірге литий иондарының енгізу және диффузия мүмкіндіктерін арттыра алады, осылайша цикл тұрақтылығын жақсартады.
II. Төмен температуралық өнімділікті жақсарту
Мәселе: Төмен температуралы ортада графиттелген мұнай коксындағы литий иондарының диффузия жылдамдығы төмендейді, бұл батарея өнімділігінің төмендеуіне әкеледі. Жақсарту нұсқаулары:
- Жұмсақ көміртекпен легирлеу: Графит анодына жұмсақ көміртектің белгілі бір мөлшерін қосу батареяның төмен температурадағы зарядтау өнімділігін жақсарта алады. Жұмсақ көміртек үлкен қабат аралық аралығы бар аморфты құрылымға ие және электролитпен жақсы үйлесімділікке ие, бұл тамаша төмен температурадағы өнімділікке әкеледі. Дегенмен, төмен температурадағы өнімділік пен циклдің қызмет ету мерзімін теңестіру үшін легирлеу коэффициентін мұқият бақылау керек.
- Электролит формуласын оңтайландыру: Төмен температурада электролиттің тұтқырлығын азайту және литий иондарының диффузия жылдамдығын арттыру үшін жаңа қоспалар қосу немесе еріткіштің құрамын өзгерту арқылы электролит формуласын оңтайландырыңыз.
III. Құрылымдық беріктік пен тұрақтылықты жақсарту
Мәселе: Жоғары сыйымдылыққа және тұрақты зарядтау-разрядтау платформаларына ие болғанымен, жоғары графиттелген көміртекті материалдар циклдік өнімділігі мен төмен температуралық өнімділігінің нашар болуын көрсетуі мүмкін. Жақсарту нұсқаулары:
- Графиттелу дәрежесін басқару: Графиттелу процесі кезінде микрокристалдар арасындағы кейбір аморфты құрылымдарды сақтау үшін графиттелу дәрежесін бақылау керек, осылайша белгілі бір деңгейдегі құрылымдық беріктік сақталады.
- Наноқұрылымдарды енгізу: Наноқұрылымдарды немесе кеуекті құрылымдарды құру арқылы литий иондарын енгізу және шығару арналарының санын көбейтуге болады, бұл материалдың құрылымдық тұрақтылығын арттырады.
IV. Бастапқы тиімділікті арттыру және шығындарды азайту
Мәселе: Анод материалы ретінде графиттелген мұнай коксы бастапқы тиімділігі төмен және өндіріс шығындары жоғары болуы мүмкін. Жақсарту бағыттары:
- Беттік тотығуды өңдеу: Графиттелген мұнай коксын беттік белсенді потенциалдарды тотықтыру және пассивтеу және функционалдық топтарды қалпына келтіру үшін күшті тотықтырғыш ерітіндісімен өңдеңіз, осылайша бастапқы тиімділікті арттырыңыз.
- Өндіріс процестерін оңтайландыру: Өндіріс шығындарын азайту және өндіріс тиімділігін арттыру үшін күйдіру және графиттеу сияқты өндіріс процестерін жақсарту.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 16 қазан