Coca-Cola de aguja Es un material de carbono de alto rendimiento con brillo metálico y color gris plateado. Su textura superficial es fibrosa o acicular, con un tacto resbaladizo. Contiene pequeños poros ovalados en su interior. Coca-Cola de aguja Consiste en hidrocarburos aromáticos policíclicos de gran tamaño molecular con capas aromáticas planas. Presenta una estructura microcristalina similar al grafito con una alta orientación de las unidades. Esta estructura microscópica sigue el modelo de Franklin y es un carbono grafitizable típico. Es un material ideal para la preparación de carbono poroso. Al calentarse por encima de 2000 °C, forma estructuras estratificadas similares al grafito.
Debido a su excelente conductividad eléctrica y térmica, su baja expansión térmica y su resistencia al choque térmico, el coque de aguja se utiliza ampliamente en la fabricación de electrodos de grafito para la fabricación de acero, en la industria aeroespacial y en otros sectores. En los últimos años, se ha convertido en un tema de investigación de gran interés en la ciencia de los materiales a nivel mundial.
Los coques de aguja se clasifican en coque de carbón y de petróleo, según la materia prima. El coque de aguja de carbón se produce mediante la carbonización a alta temperatura de alquitrán de hulla, brea de alquitrán de hulla o petróleo de destilación flash.
El coque de aguja a base de petróleo se produce mediante la carbonización a alta temperatura de alquitrán de etileno, aceite residual de craqueo al vacío y térmico, o pulpa de aceite de craqueo catalítico. Debido a su bajo contenido de azufre, cenizas y metales, y a su fácil grafitización, actualmente es la principal materia prima para el grafito artificial. Sin embargo, su costo de producción es elevado y sus requisitos de materia prima son estrictos.
Preparación de Coca-Cola de Aguja
El coque de aguja se produce mediante carbonización en fase líquida, pirolizando y polimerizando gradualmente las materias primas para formar esferas de mesofase, que luego crecen, se fusionan, se orientan y finalmente se carbonizan formando una estructura fibrosa similar a una aguja. El proceso de producción incluye el pretratamiento de la materia prima, la coquización retardada y la calcinación.
La coquización retardada, la etapa principal de la coquización, implica la destilación y la carbonización, produciendo brea refinada y coque. La calcinación elimina las sustancias volátiles y la humedad para mejorar la densidad real.
El coque de aguja a base de carbón requiere un pretratamiento más estricto que el coque de aguja a base de petróleo, pero ambos tipos son similares en estructura y aplicaciones. Sin embargo, el coque de aguja a base de petróleo tiene menores costos de producción y mayor capacidad de mercado.
La grafitización del coque de aguja implica procesos como aplastante, molienda, modificacion superficialTratamiento térmico y modificación superficial, similar a la grafitización del carbón. El coque de aguja, un carbono blando con alta conductividad eléctrica y bajas impurezas, se utiliza comúnmente en baterías de iones de litio. Sin embargo, su capacidad teórica es baja, y su uso en baterías requiere grafitización a alta temperatura para obtener grafito artificial.
La investigación sobre materiales de ánodo basados en coque de aguja para baterías de iones de litio se centra en técnicas de modificación y compuestos para mejorar la capacidad y reducir los costos, abordando la creciente demanda de baterías de alta densidad energética, carga rápida y seguras.
Aplicación del coque de aguja en diferentes campos
El coque de aguja tiene tres usos principales: electrodos de alta potencia, materiales de carbono especiales y ánodos para baterías de iones de litio. Los electrodos de grafito de alta potencia fabricados con coque de aguja se utilizan en hornos de arco eléctrico para la fabricación de acero. La fabricación de acero en hornos de arco eléctrico ofrece ventajas como la baja contaminación y el bajo consumo energético. Los electrodos de grafito de alta potencia fabricados con coque de aguja presentan baja expansión térmica, alta conductividad eléctrica y alta resistencia mecánica.
Estos electrodos calientan y funden eficientemente metales en hornos de arco eléctrico. Como material anódico, el coque de aguja, en forma de carbono blando, es fácil de grafitizar y económico. Tras un tratamiento térmico a alta temperatura, forma grafito artificial con buena estabilidad cíclica y alta capacidad específica.
Aplicación de coque acicular en electrodos de grafito
Los electrodos de grafito se utilizan principalmente en hornos de arco eléctrico, hornos de arco sumergido y hornos de resistencia. La fabricación de acero en hornos de arco eléctrico es más respetuosa con el medio ambiente que la fabricación de acero en altos hornos, lo que ha dado lugar a políticas favorables en muchos países. El crecimiento de la fabricación de acero en hornos de arco eléctrico ha impulsado la demanda de electrodos de grafito. Actualmente, la fabricación de acero en hornos de arco eléctrico está evolucionando hacia hornos de mayor tamaño y ultraalta potencia. Como resultado, los requisitos para los electrodos de grafito son cada vez más estrictos. Dado que la corriente máxima admisible para los electrodos de grafito en hornos de arco eléctrico está correlacionada positivamente con su diámetro, es esencial desarrollar electrodos de grafito de gran diámetro. La producción de electrodos de grafito de gran diámetro requiere coque de aguja de alta calidad.
Aplicación de coque acicular en el electrodo negativo de una batería de iones de metal alcalino
Actualmente, las baterías de iones de metal alcalino incluyen principalmente baterías de iones de litio, iones de sodio y iones de potasio. Las baterías de iones de litio se utilizan ampliamente en la vida diaria. Las baterías de iones de sodio y de potasio han atraído especial atención como sistemas alternativos de almacenamiento de energía.
Las baterías de iones de metal alcalino constan principalmente de cátodo, ánodo, electrolito, separador y carcasa. El material del ánodo, como componente clave, afecta considerablemente el rendimiento general de la batería. En el caso de las baterías de iones de litio, los materiales comerciales para ánodos incluyen grafito artificial y grafito natural, siendo el grafito artificial el 80%. El grafito artificial se puede dividir en coque de petróleo y coque de carbón. El coque de petróleo se puede dividir a su vez en coque de petróleo y coque de aguja. Los materiales para ánodos fabricados con coque de aguja tienen buenas propiedades. químico Estabilidad, alta capacidad y excelente conductividad. Se utilizan para producir materiales de electrodos de alta densidad de prensado y alta densidad energética.
Aplicación de coque de aguja en supercondensadores
En los últimos años, los supercondensadores, como dispositivos de almacenamiento de energía que combinan las características de los condensadores y las baterías, han cobrado gran importancia. Ofrecen mayor densidad energética que los condensadores tradicionales y mayor densidad de potencia que las baterías secundarias, con una vida útil mucho mayor que la de estas últimas. Los supercondensadores pueden utilizarse para la recuperación y liberación de energía durante el arranque, la aceleración y el frenado de diversos vehículos. En la mayoría de los casos, se combinan con baterías secundarias o pilas de combustible de alta densidad energética para formar sistemas de energía híbridos. Esta combinación satisface los requisitos de los vehículos de nuevas energías en cuanto a altas tasas de carga, alta capacidad específica y alta eficiencia de recuperación de energía.
Coca-Cola de aguja para la preparación de grafeno
El grafeno posee excelentes propiedades ópticas, eléctricas y mecánicas, con amplias aplicaciones en la ciencia de los materiales, la energía y la biomedicina. Los principales métodos de preparación del grafeno incluyen la exfoliación mecánica, el crecimiento epitaxial en carburo de silicio, la exfoliación con disolventes, la exfoliación química (oxidación/reducción) y la deposición química en fase de vapor (CVD). Sin embargo, la mayoría de estos métodos, como la exfoliación mecánica y la exfoliación con disolventes, se utilizan habitualmente en laboratorios. El método de CVD, si bien es eficaz, presenta un proceso relativamente complejo y un coste elevado.
Coque de aguja para la industria fotovoltaica
Las células solares sensibilizadas con colorante (DSSC) están surgiendo como un nuevo dispositivo fotovoltaico y se están convirtiendo en un foco de investigación. En comparación con las células solares tradicionales, las DSSC ofrecen ventajas como una mayor vida útil (15-20 años), una producción industrial a gran escala sencilla, un ciclo de recuperación de energía corto, un menor coste de producción (solo entre una décima y una quinta parte del de las células solares de silicio) y procesos de producción no tóxicos y libres de contaminación. En los últimos años, se ha descubierto que el coque de aguja presenta alta conductividad, resistencia térmica y a la corrosión, y actividad electrocatalítica para el triyoduro. Además, su bajo coste lo convierte en un material de electrodo prometedor para células solares sensibilizadas con colorante.
Conclusión
El coque de aguja, un material de carbono altamente ordenado, es vital para las baterías de iones de litio de alto rendimiento gracias a su excelente conductividad y baja impureza. La combinación de la modificación por molienda optimiza la estructura de sus partículas, aumentando la capacidad y reduciendo el procesamiento de alto consumo energético, alineándose con las demandas de baterías sostenibles de alto consumo energético.
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