Вугляродныя матэрыялы — гэта неметалічныя матэрыялы, якія атрымліваюць з вугалю, нафты або прадуктаў іх перапрацоўкі шляхам карбанізацыі, актывацыі, шаровага млына, распыляльнай сушкі і іншых этапаў апрацоўкі. Вуглярод з'яўляецца іх асноўным кампанентам. Алмаз, графіт, графен, вугляродныя нанатрубкі (ВНТ) і вуглярод/вугляродныя кампазіты адносяцца да вугляродных матэрыялаў. З развіццём літый-іённых акумулятараў і новых прылад назапашвання энергіі вугляродныя матэрыялы сталі ключавымі функцыянальнымі матэрыяламі. Іх уласцівасці непасрэдна ўплываюць на шчыльнасць энергіі акумулятара, тэрмін службы і хуткасці разрадкі.
Абсталяванне для ультратонкага памолу парашка адыгрывае ключавую ролю ў падрыхтоўцы і мадыфікацыі вугляродных матэрыялаў. Дзякуючы эфектыўнаму драбненню, класіфікацыі і апрацоўцы паверхні, ультратонкае драбненне дазваляе дакладна апрацоўваць вугляродны матэрыял. Гэта забяспечвае высокапрадукцыйную матэрыяльную аснову для літыевых батарэй. У прыватнасці, ультратонкае драбненне вугляродных матэрыялаў паляпшае аднастайнасць часціц і рэакцыйную здольнасць паверхні, што мае вырашальнае значэнне для высокапрадукцыйных батарэй.
Анодныя матэрыялы: асноўнае прымяненне
Вугляродныя матэрыялы найбольш часта выкарыстоўваюцца ў анодах.
- Графітавыя анодыАмаль усе камерцыйныя аноды літый-іённых акумулятараў выкарыстоўваюць графіт або яго вытворныя.
- Прынцып працыПадчас зарадкі іёны літыя інтэркалююць у графітавыя пласты, утвараючы літый-вугляродныя злучэнні (LiC₆); падчас разрадкі яны дэінтэркалююць. Гэты працэс вельмі зварачальны і забяспечвае стабільную платформу зарадкі-разрадкі.
- ПеравагіШырока даступныя, нізкі кошт, працяглы тэрмін службы, стабільная платформа напружання і добрая бяспека. Прыкладамі з'яўляюцца натуральны графіт, штучны графіт і мезавугляродныя мікрагранулы (MCMB).
- Аноды з цвёрдага вугляроду / мяккага вугляродуНеўпарадкаваныя вугляродныя матэрыялы маюць большую ёмістасць, але крыху ніжэйшую пачатковую кулонаўскую эфектыўнасць. Звычайна яны выкарыстоўваюцца ў натрый-іённых акумулятарах або ў прыладах з меншымі патрабаваннямі да магутнасці.
Роля ультратонкага памолу парашка:
Абсталяванне для ультратонкага памолу, такое як шаравая млынвібрацыйныя млыны і струменевыя млыны можа здрабніць графіт або цвёрдыя вугляродныя матэрыялы да нана- або субмікроннага маштабу. Гэта значна павялічвае ўдзельную плошчу паверхні і плошчу інтэркаляцыі літыя. Гэта таксама паляпшае шчыльнасць электродаў і характарыстыкі зараду-разраду. Акрамя таго, гэта закладвае аснову для наступнага пакрыцця паверхні і мадыфікацыі. Ультратонкае здрабненне вугляродных матэрыялаў асабліва эфектыўнае для паляпшэння электрахімічных характарыстык за кошт паляпшэння аднастайнасці і зніжэння агламерацыі часціц.
Праводныя дабаўкі
Амаль усе электроды выкарыстоўваюць вугляродныя матэрыялы 1%-5% у якасці праводзячых дабавак. Мэта - палепшыць электронную праводнасць, знізіць унутраны супраціў і палепшыць хуткасныя характарыстыкі.
- Распаўсюджаныя вугляродныя матэрыялыСажа (ацэтыленавая сажа, Super P), вугляродныя нанатрубкі (CNT), графен і г.д.
- Высокакласныя прыкладанніВугляродныя нанатрасты і графен могуць утвараць трохмерную праводную сетку з меншым утрыманнем дабавак, дасягаючы пры гэтым найвышэйшай праводнасці.
Аптымізацыя праз апрацоўку парашка:
Выкарыстанне струменевых млыноў або паветраныя класіфікацыйныя млыны Для ультратонкага драбнення і дысперсіі сажы або вугляродных нанаццірак можа палепшыць аднастайнасць памеру часціц і дысперснасць. Гэта таксама памяншае агламерацыю і ўтварае больш аднастайную праводную сетку ў электродных суспензіях. Гэты працэс паляпшае прадукцыйнасць акумулятара і стабільнасць цыклаў.
Кампазітныя шкілеты для катодных матэрыялаў
У перадавых катодных матэрыялах вугляродныя матэрыялы адыгрываюць ключавую ролю ў праводнасці і структурнай падтрымцы.
- Літый-серныя батарэіСітаваты вуглярод (напрыклад, графен або актываваны вугаль) служыць носьбітам серы, забяспечваючы праводзячыя шляхі і адсарбуючы полісульфіды для змякчэння эфекту чаўнка.
- Літый-паветраныя акумулятарыСітаваты вуглярод забяспечвае трохфазную мяжу і каталізатар для рэакцый аднаўлення і выдзялення кіслароду.
- Вугляроднае пакрыццё катодаўНапрыклад, вугляроднае пакрыццё на фасфаце літыя і жалеза (LiFePO₄) паляпшае праводнасць і аптымізуе характарыстыкі зараду-разраду.
Перавага ультратонкага памолу:
Абсталяванне для ультратонкага памолу можа вырабляць вугляродныя матэрыялы ў нанамаштабе. Гэта павялічвае ўдзельную плошчу паверхні і структуру пор. Паляпшае аднастайнасць і характарыстыкі кампазіта ў катодным пакрыцці. Ультратонкае памолванне таксама дазваляе дакладна кантраляваць размеркаванне памераў часціц. Гэта павышае праводнасць і стабільнасць цыклу.
Іншыя дапаможныя прымянення
- Пакрыцці токазборнікаўПакрыццё меднай або алюмініевай фальгі ультратонкім вугляродным парашком паляпшае адгезію паміж актыўнымі матэрыяламі і токапрыёмнікамі. Гэта таксама зніжае кантактнае супраціўленне і прадухіляе карозію.
- Эфект электрычнай падвойнай ёмістасціВугляродныя матэрыялы з высокай удзельнай паверхняй, такія як актываваны вугаль, могуць утвараць падвойны электрычны пласт на мяжы электрода/электроліта. Гэта спрыяе павелічэнню ёмістасці.
Аптымізацыя праз апрацоўку парашка:
Ультратонкае памолванне можа паменшыць актываваны вугаль да субмікроннага або нанамаштабу. Гэта павялічвае плошчу паверхні і парыстасць. Гэта ўзмацняе эфект падвойнага пласта і паляпшае здольнасць назапашваць энергію.
Заключэнне
Вугляродныя матэрыялы маюць шырокае прымяненне ў літыевых батарэях. Яны выкарыстоўваюцца ў анодных матэрыялах, праводзячых дадатках, кампазітных каркасах катодаў і пакрыццях токазборнікаў. Яны ахопліваюць практычна ўсе асноўныя аспекты батарэй.
Выкарыстанне абсталявання для звыштонкага драбнення парашка дазваляе палепшыць размеркаванне памераў часціц, удзельную плошчу паверхні і павярхоўную актыўнасць вугляродных матэрыялаў. Гэта таксама дазваляе мадыфікаваць паверхню, аптымізаваць дысперсію і апрацоўваць кампазіты. Гэтыя паляпшэнні значна павышаюць шчыльнасць энергіі акумулятара, хуткасці разрадкі і тэрмін службы.
Акрамя таго, вугляродныя матэрыялы маюць шырокае прымяненне ў прамысловасці і тэхналогіях. Напрыклад, алмаз выкарыстоўваецца ў агранцы і ювелірных вырабах дзякуючы сваёй высокай цвёрдасці. Вугляродныя валокны выкарыстоўваюцца ў аэракасмічнай, аўтамабільнай і спартыўнай прамысловасці для атрымання лёгкага і высокатрывалага абсталявання. У спалучэнні з ультратонкім шліфаваннем вугляродных матэрыялаў патэнцыял прадукцыйнасці вугляродных матэрыялаў можа быць максімальна рэалізаваны. Гэта забяспечвае значную падтрымку для распрацоўкі матэрыялаў для акумулятараў і функцыянальных матэрыялаў.
«Дзякуй за чытанне. Спадзяюся, мой артыкул будзе карысным. Калі ласка, пакіньце каментар ніжэй. Вы таксама можаце звязацца з прадстаўніком службы падтрымкі кліентаў Zelda онлайн, калі ў вас ёсць дадатковыя пытанні».
— Апублікавана Эмілі Чэн