القطب السالب من الجرافيت هو مادة قطب سالبة شائعة في الكيمياء الكهربائية. يعد البحث في بطاريات الليثيوم أيون محورًا رئيسيًا. تتميز مادة أنود الجرافيت بجهد شحن وتفريغ منخفض. إنها آمنة ورخيصة. لذا، فهي القطب السالب الرئيسي في بطاريات الليثيوم أيون التجارية. ومع ذلك، فإن توافقها الضعيف مع المذيبات وأدائها العالي يحد من استخدامها. يمكن أن يؤدي تضمين جزيئات المذيبات أثناء الشحن والتفريغ الأول إلى تقشير طبقات الجرافيت. يقلل هذا بشكل كبير من عمر خدمة القطب ويشكل عقبة رئيسية أمام استخدامه الصناعي. الطريقة الرئيسية لحل هذه المشكلة هي تعديل سطحه. يمكن أن يؤدي تعديل السطح إلى تحسين سعة القطب وكفاءته وأداء الدورة.
في الوقت الحاضر، يشمل تعديل سطح القطب السالب الجرافيتي بشكل أساسي ما يلي: الطحن الميكانيكي بالكرات، وأكسدة السطح والهالوجنة، وطلاء السطح وتطعيم العناصر.
الطحن الكروي الميكانيكي
تعد عملية الطحن بالكرات الميكانيكية طريقة لتغيير بنية وشكل سطح القطب السالب للجرافيت جسديًا. من خلال زيادة مساحة السطح ومساحة التلامس لتحسين كفاءة تخزين وإطلاق أيونات الليثيوم.
تقليل حجم الجسيمات:
يمكن للطحن الميكانيكي بالكرات أن يقلل بشكل كبير من حجم جزيئات الجرافيت. ويُسهم صغر حجم الجزيئات في سرعة انتشار أيونات الليثيوم، مما يُحسّن أداء البطارية.
المعدات ذات الصلة
تقديم مرحلة جديدة
أثناء عملية طحن الكرات، قد تخضع جزيئات الجرافيت لتغيرات طورية بسبب القوى الميكانيكية. يمكن أن توفر المراحل الجديدة المزيد من مواقع تخزين الليثيوم وتحسين سعة تخزين الليثيوم في الجرافيت.
زيادة المسامية
يمكن أن يؤدي طحن الكرات إلى توليد عدد كبير من المسام الدقيقة والعيوب على سطح جزيئات الجرافيت. يمكن أن تعمل هياكل المسام هذه كقنوات سريعة لأيونات الليثيوم، لتحسين معدل انتشار أيونات الليثيوم وكفاءة شحن وتفريغ البطارية.
الأكسدة السطحية والهالوجينية
يمكن أن يؤدي الأكسدة والهالوجنة إلى تحسين الخصائص الكيميائية لمواد الأنود الجرافيتي عند السطح البيني.
أكسدة السطح
تتضمن أكسدة السطح عادةً أكسدة الطور الغازي وأكسدة الطور السائل.
أكسدة الطور الغازي تعني تفاعل الجرافيت مع المؤكسد، مثل الهواء وثاني أكسيد الكربون، عند واجهة الغاز الصلب. يمكن أن يؤدي هذا التفاعل إلى تقليل النقاط النشطة على سطح الجرافيت وتقليل فقدان السعة الأولية غير القابلة للعكس. في الوقت نفسه، يتم إنشاء المزيد من المسام الدقيقة والنانوية لزيادة مساحة تخزين أيونات الليثيوم، وهو أمر مفيد لتحسين السعة القابلة للعكس، ومن ثم تحسين أداء القطب السالب للجرافيت.
تشير أكسدة الطور السائل إلى تفاعل الجرافيت مع محاليل المؤكسدات الكيميائية القوية، مثل HNO3 وH2SO4 وH2O2، ويمكن لهذا التفاعل تحسين الخاصية الكهروكيميائية للقطب السالب للجرافيت.
الهالوجين السطحي
من خلال معالجة الهالوجين، يتم تشكيل هيكل CF على سطح الجرافيت الطبيعي، ويمكنه تعزيز الاستقرار الهيكلي للجرافيت ومنع رقائق الجرافيت من السقوط أثناء الدورة. في الوقت نفسه، يمكن لمعالجة الهالوجين أيضًا تقليل المقاومة الداخلية وزيادة السعة وتحسين أداء الشحن والتفريغ.
طلاء السطح
طلاء مادة الكربون
من خلال طلاء الكربون غير المتبلور على الطبقة الخارجية من الجرافيت، يمكن إنشاء مادة مركبة C/C ذات بنية "غلاف أساسي"، وهذا من شأنه تجنب الاتصال المباشر بين المذيب والجرافيت، ومنع طبقة الجرافيت من التقشير الناجم عن تضمين جزيئات المذيب معًا.
طلاء المعادن وأكسيدها
يتم تحقيق طلاء المعدن وأكسيده بشكل أساسي عن طريق ترسيب طبقة من المعدن أو أكسيد المعدن على سطح الجرافيت.
المعدات المتعلقة بتعديل المسحوق
تنشيط العناصر
يشير تنشيط العناصر إلى الإضافة المستهدفة أو تحميل بعض المعادن أو اللافلزات في مواد الجرافيت، ويمكن لهذه الطريقة تحسين قدرة الإدخال/الاستخراج لليثيوم عن طريق تغيير البنية الدقيقة للمادة، ومن ثم تحسين سعة تخزين الليثيوم واستقرار دورة الجرافيت.
تُحسّن تقنية تعديل الأسطح كفاءة تخزين وإطلاق أيونات الليثيوم وأداء دورة الأقطاب السالبة المصنوعة من الجرافيت، مما يُعزز سعة التخزين. شركة تشينغداو إبيك لمعدات المساحيق المحدودة هي شركة متخصصة في تصنيع معدات المساحيق. تشمل منتجاتها: مطاحن النفث، مطاحن الكرات، المصنفات الهوائية، والمعدلات. كما تشمل معدات طلاء الأسطح من تشينغداو إبيك: معدل مطحنة الدبوس، معدل مطحنة التوربو، معدل ثلاثي الأسطوانات، ومعدل مطحنة متعدد الدوارات.
إذا كان لديك أي احتياجات أو أسئلة ذات صلة، يرجى الاتصال ملحمة تشينغداو مباشرة.