Ігольчаты кокс — гэта высокапрадукцыйны вугляродны матэрыял з металічным бляскам і серабрыста-шэрым колерам. Яго паверхня валакністая або іголкападобная, слізкая навобмацак. Унутры ён змяшчае дробныя авальныя пары. Ігольчаты кокс Складаецца з буйнамалекулярных поліцыклічных араматычных вуглевадародаў з плоскімі араматычнымі пластамі. Мае графітападобную мікракрышталічную структуру з высокай арыентацыяй адзінак. Мікраскапічная структура адпавядае мадэлі Франкліна і з'яўляецца тыповым графітызаваным вугляродам. Гэта ідэальны матэрыял для атрымання порыстага вугляроду. Пры награванні вышэй за 2000°C ён утварае графітападобныя слаістыя структуры.
Дзякуючы выдатнай электраправоднасці, цеплаправоднасці, нізкаму цеплавому пашырэнню і ўстойлівасці да тэрмічных удараў, ігольчасты кокс шырока выкарыстоўваецца ў графітавых электродах для вытворчасці сталі, у аэракасмічнай і іншых галінах. У апошнія гады ён стаў актуальнай тэмай даследаванняў у галіне матэрыялазнаўства ва ўсім свеце.
Ігольчасты кокс можна класіфікаваць на вугальны і нафтавы ў залежнасці ад крыніцы сыравіны. Ігольчасты кокс на вугальнай аснове вырабляецца шляхам высокатэмпературнай карбанізацыі каменнавугальнай смалы, каменнавугальнага пека або нафты хуткай перагонкі.
Ігольчасты кокс на аснове нафты вырабляецца шляхам высокатэмпературнай карбанізацыі этыленавай смалы, рэшткавага алею вакуумнага і тэрмічнага крэкінгу або алейнай суспензіі каталітычнага крэкінгу. Дзякуючы нізкаму ўтрыманню серы, нізкай попелнасці, нізкаму ўтрыманню металаў і лёгкай графітызацыі, у цяперашні час ён з'яўляецца асноўнай сыравінай для штучнага графіту. Аднак яго сабекошт высокі, і да сыравіны існуюць строгія патрабаванні.
Падрыхтоўка іголкавай колы
Ігольчасты кокс вырабляецца шляхам вадкафазнай карбанізацыі, паступовага піролізу і палімерызацыі сыравіны з утварэннем мезафазных сфер, якія затым растуць, зліваюцца, арыентуюцца і, нарэшце, карбанізуюцца ў валакністую ігольчастую структуру. Вытворчы працэс уключае папярэднюю апрацоўку сыравіны, запаволенае коксаванне і кальцынацыю.
Запаволенае каксаванне, асноўны этап каксавання, уключае дыстыляцыю і карбанізацыю, у выніку чаго атрымліваецца рафінаваны пек і кокс. Кальцынацыя выдаляе лятучыя рэчывы і вільгаць для паляпшэння сапраўднай шчыльнасці.
Ігольчасты кокс на вугальнай аснове патрабуе больш строгай папярэдняй апрацоўкі, чым ігольчасты кокс на нафтавай аснове, але абодва тыпы падобныя па структуры і прымяненні. Аднак ігольчасты кокс на нафтавай аснове мае больш нізкія вытворчыя выдаткі і большую рынкавую ёмістасць.
Графітызацыя ігольчастага коксу ўключае ў сябе такія працэсы, як драбненне, шліфаванне, мадыфікацыя паверхні, тэрмічная апрацоўка і мадыфікацыя паверхні, падобная да графітызацыі вугалю. Ігольчасты кокс, як мяккі вуглярод з высокай электраправоднасцю і нізкім утрыманнем прымешак, звычайна выкарыстоўваецца ў літый-іённых акумулятарах. Аднак ён мае нізкую тэарэтычную ёмістасць, і яго выкарыстанне ў акумулятарах патрабуе высокатэмпературнай графітызацыі, каб стаць штучным графітам.
Даследаванні анодных матэрыялаў на аснове ігольчастага коксу для літый-іённых акумулятараў сканцэнтраваны на мадыфікацыі і кампазітных тэхналогіях для павышэння ёмістасці і зніжэння выдаткаў, што адпавядае растучаму попыту на акумулятары з высокай шчыльнасцю энергіі, хуткай зарадкай і бяспечнымі характарыстыкамі.
Прымяненне ігольчастага коксу ў розных галінах
Ігольчасты кокс мае тры асноўныя сферы прымянення: магутнасныя электроды, спецыяльныя вугляродныя матэрыялы і аноды для літый-іённых акумулятараў. Магутныя графітавыя электроды, вырабленыя з ігольчастага коксу, выкарыстоўваюцца ў электрадугавых печах для вытворчасці сталі. Вытворчасць сталі ў электрадугавой печы мае такія перавагі, як нізкае забруджванне навакольнага асяроддзя і нізкае спажыванне энергіі. Магутныя графітавыя электроды, вырабленыя з ігольчастага коксу, маюць нізкае цеплавое пашырэнне, высокую электраправоднасць і высокую механічную трываласць.
Гэтыя электроды эфектыўна награваюць і плавяць металы ў электрадугавых печах. Ігольчасты кокс, як мяккі вуглярод, у якасці аноднага матэрыялу лёгка графітызуецца і недарагі. Пасля высокатэмпературнай тэрмічнай апрацоўкі ён утварае штучны графіт з добрай цыклічнай стабільнасцю і высокай удзельнай ёмістасцю.
Ужыванне ігольчастага коксу ў графітавых электродах
Графітавыя электроды ў асноўным выкарыстоўваюцца ў электрадугавых печах, падводных дугавых печах і печах супраціву. Вытворчасць сталі ў электрадугавых печах больш экалагічна чыстая, чым вытворчасць сталі ў даменных печах, што прыводзіць да спрыяльнай палітыкі ў многіх краінах. Рост маштабаў вытворнасці сталі ў электрадугавых печах прывёў да росту попыту на графітавыя электроды. У цяперашні час вытворчасць сталі ў электрадугавых печах пераходзіць да больш буйных і звышмагутных печаў. У выніку патрабаванні да графітавых электродаў становяцца больш жорсткімі. Паколькі максімальна дапушчальны ток для графітавых электродаў электрадугавых печаў станоўча карэлюе з іх дыяметрам, распрацоўка графітавых электродаў вялікага дыяметра мае важнае значэнне. Для вытворчасці графітавых электродаў вялікага дыяметра патрабуецца высакаякасны ігольчасты кокс.
Ужыванне ігольчастага коксу ў адмоўным электродзе шчолачнаметалічнай іённай батарэі
У цяперашні час шчолачна-металічна-іённыя акумулятары ў асноўным ўключаюць літый-іённыя, натрый-іённыя і калій-іённыя акумулятары. Літый-іённыя акумулятары шырока выкарыстоўваюцца ў паўсядзённым жыцці. Натрый-іённыя і калій-іённыя акумулятары прыцягнулі асаблівую ўвагу як альтэрнатыўныя сістэмы захоўвання энергіі.
Шчолачна-металічна-іённыя акумулятары ў асноўным складаюцца з катода, анода, электраліта, сепаратара і корпуса акумулятара. Матэрыял анода, як ключавы кампанент, значна ўплывае на агульную прадукцыйнасць акумулятара. Для літый-іённых акумулятараў камерцыйныя анодныя матэрыялы ўключаюць штучны графіт і натуральны графіт, прычым штучны графіт складае 80%. Штучны графіт можна падзяліць на кокс на аснове нафты і кокс на аснове вугалю. Кокс на аснове нафты можна далей падзяліць на нафтавы кокс і ігольчасты кокс. Анодныя матэрыялы, вырабленыя з ігольчастага коксу, маюць добрыя хімічны стабільнасць, высокая ёмістасць і выдатная праводнасць. Яны выкарыстоўваюцца для вытворчасці электродных матэрыялаў з высокай шчыльнасцю прэсавання і высокай шчыльнасцю энергіі.
Ужыванне ігольчастага коксу ў суперкандэнсатарах
У апошнія гады суперкандэнсатары як прылады назапашвання энергіі, якія спалучаюць у сабе характарыстыкі кандэнсатараў і акумулятараў, прыцягнулі ўвагу. Яны прапануюць больш высокую шчыльнасць энергіі, чым традыцыйныя кандэнсатары, і больш высокую шчыльнасць магутнасці, чым другасныя акумулятары, з тэрмінам службы больш чым на парадак даўжэйшым, чым у другасных акумулятараў. Суперкандэнсатары могуць выкарыстоўвацца для рэкуперацыі і вызвалення энергіі падчас запуску, разгону і тармажэння розных транспартных сродкаў. У большасці выпадкаў суперкандэнсатары спалучаюцца з другаснымі акумулятарамі або паліўнымі элементамі з высокай шчыльнасцю энергіі для стварэння гібрыдных энергетычных сістэм. Гэта спалучэнне адпавядае патрабаванням транспартных сродкаў на новых крыніцах энергіі да высокай хуткасці зарадкі, высокай удзельнай ёмістасці і высокай эфектыўнасці рэкуперацыі энергіі.
Ігольчасты кокс для атрымання графена
Графен валодае выдатнымі аптычнымі, электрычнымі і механічнымі ўласцівасцямі, што дазваляе яго шырока ўжываць у матэрыялазнаўстве, энергетыцы і біямедыцыне. Асноўныя метады атрымання графена ўключаюць механічнае адслойванне, эпітаксіяльны рост на карбідзе крэмнію, адслойванне растваральнікам, хімічнае адслойванне (акісленне/аднаўленне) і хімічнае асаджэнне з паравой фазы (ХАФФ). Аднак большасць з гэтых метадаў, такіх як механічнае адслойванне і адслойванне растваральнікам, звычайна выкарыстоўваюцца ў лабараторыях. Метад ХАФФ, хоць і эфектыўны, мае адносна складаны працэс і больш высокія выдаткі.
Ігольчасты кокс для фотаэлектрычнай прамысловасці
Сонечныя элементы, сенсібілізаваныя фарбавальнікам (DSSC), з'яўляюцца новым фотаэлектрычным прыборам і становяцца цэнтрам даследаванняў. У параўнанні з традыцыйнымі сонечнымі элементамі, DSSC маюць такія перавагі, як больш працяглы тэрмін службы (15-20 гадоў), лёгкасць буйнамаштабнай прамысловай вытворчасці, кароткі цыкл рэкуперацыі энергіі, больш нізкі кошт вытворчасці (толькі ад 1/10 да 1/5 крэмніевых сонечных элементаў) і нетаксічныя, экалагічна чыстыя вытворчыя працэсы. У апошнія гады даследчыкі выявілі, што ігольчасты кокс мае высокую праводнасць, цеплаўстойлівасць, каразійную стойкасць і электракаталітычную актыўнасць у дачыненні да трыёдыду. Акрамя таго, яго нізкі кошт робіць яго перспектыўным электродным матэрыялам для сонечных элементаў, сенсібілізаваных фарбавальнікам.
Заключэнне
Ігольчасты кокс, высокаўпарадкаваны вугляродны матэрыял, жыццёва важны для высокапрадукцыйных літый-іённых акумулятараў дзякуючы сваёй выдатнай праводнасці і нізкаму ўтрыманню прымешак. Спалучэнне мадыфікацыі з драбненнем аптымізуе структуру яго часціц, павялічваючы ёмістасць і змяншаючы энергаёмістую апрацоўку, што адпавядае патрабаванням да ўстойлівых высокаэнергетычных акумулятараў.
Эпічны парашок, больш за 20 гадоў вопыту работы ў прамысловасці ультратонкага парашка. Актыўна садзейнічаць будучаму развіццю звыштонкага парашка, засяродзіўшы ўвагу на працэсе драбнення, памолу, класіфікацыі і мадыфікацыі звыштонкага парашка. Звяжыцеся з намі для бясплатнай кансультацыі і індывідуальных рашэнняў! Наша каманда экспертаў імкнецца прадастаўляць высакаякасныя прадукты і паслугі, каб максымізаваць каштоўнасць вашай апрацоўкі парашка. Epic Powder—Ваш надзейны эксперт па апрацоўцы парашка!