İğne kok metalik parlaklığa ve gümüş-gri renge sahip yüksek performanslı bir karbon malzemedir. Yüzey dokusu lifli veya iğne benzeridir ve kaygan bir his verir. İçerisinde küçük, oval şekilli gözenekler bulunur. İğne kok düz aromatik katmanlara sahip büyük moleküler polisiklik aromatik hidrokarbonlardan oluşur. Yüksek birim yönelimli grafit benzeri bir mikrokristalin yapıya sahiptir. Mikroskobik yapı Franklin modelini takip eder ve tipik bir grafitlenebilir karbondur. Gözenekli karbon hazırlamak için ideal bir malzemedir. 2000°C'nin üzerinde ısıtıldığında grafit benzeri katmanlı yapılar oluşturur.
Mükemmel elektriksel iletkenliği, termal iletkenliği, düşük termal genleşmesi ve termal şok direnci nedeniyle iğne kok, çelik yapımında grafit elektrotlarda, havacılıkta ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda dünya çapında malzeme bilimi alanında sıcak bir araştırma konusu haline gelmiştir.
İğne koklar, hammadde kaynağına bağlı olarak kömür bazlı ve petrol bazlı tipler olarak sınıflandırılabilir. Kömür bazlı iğne kok, kömür katranı, kömür katranı zifti veya flaş damıtma yağının yüksek sıcaklıkta karbonizasyonuyla üretilir.
Petrol bazlı iğne kok, etilen katranının, vakum ve termal çatlatma artık yağının veya katalitik çatlatma yağı bulamacının yüksek sıcaklıkta karbonizasyonuyla üretilir. Düşük kükürt, düşük kül, düşük metal içeriği ve kolay grafitlenmesi nedeniyle şu anda yapay grafit için ana hammaddedir. Ancak üretim maliyeti yüksektir ve sıkı hammadde gereksinimleri vardır.
İğne Kolanın Hazırlanması
İğne kok, sıvı faz karbonizasyonuyla üretilir, ham maddeleri kademeli olarak piroliz eder ve polimerize ederek mezofaz küreleri oluşturur, bunlar daha sonra büyür, birleşir, yönlenir ve son olarak lifli iğne benzeri bir yapıya karbonize olur. Üretim süreci ham madde ön işlemini, gecikmeli koklaştırmayı ve kalsinasyonu içerir.
Koklaşmanın ana aşaması olan gecikmeli koklaşma, rafine zift ve kok üreten damıtma ve karbonizasyonu içerir. Kalsinasyon, gerçek yoğunluğu iyileştirmek için uçucu maddeleri ve nemi giderir.
Kömür bazlı iğne kokları, petrol bazlı iğne koklarından daha sıkı ön işlem gerektirir, ancak her iki tür de yapı ve uygulama açısından benzerdir. Ancak petrol bazlı iğne kok daha düşük üretim maliyetlerine ve daha yüksek pazar kapasitesine sahiptir.
İğne kok kömürünün grafitlenmesi şu işlemleri içerir: ezici, bileme, yüzey modifikasyonu, ısıl işlem ve yüzey modifikasyonu, kömür grafitizasyonuna benzer. Yüksek elektriksel iletkenliğe ve düşük safsızlıklara sahip yumuşak bir karbon olan iğne kok, genellikle lityum iyon pillerde kullanılır. Ancak, düşük bir teorik kapasiteye sahiptir ve pillerde kullanımı yapay grafit haline gelmek için yüksek sıcaklıkta grafitizasyon gerektirir.
Lityum-iyon piller için iğne kok esaslı anot malzemeleri üzerine yapılan araştırmalar, yüksek enerji yoğunluğu, hızlı şarj ve güvenli pillere yönelik artan talebi karşılamak amacıyla kapasiteyi artırmaya ve maliyetleri düşürmeye yönelik modifikasyon ve kompozit tekniklerine odaklanmaktadır.
İğne Kokunun Farklı Alanlarda Uygulanması
İğne kok kömürünün üç ana kullanımı vardır: yüksek güçlü elektrotlar, özel karbon malzemeler ve lityum iyon pil anotları. İğne kok kömüründen yapılan yüksek güçlü grafit elektrotlar, çelik yapımında elektrik ark fırınlarında kullanılır. Elektrik ark fırını çelik yapımının düşük kirlilik ve düşük enerji tüketimi gibi avantajları vardır. İğne kok kömüründen yapılan yüksek güçlü grafit elektrotlar düşük termal genleşmeye, yüksek elektrik iletkenliğine ve yüksek mekanik mukavemete sahiptir.
Bu elektrotlar elektrik ark fırınlarında metalleri verimli bir şekilde ısıtır ve eritir. Anot malzemesi olarak, yumuşak karbon olan iğne kok, grafitlenmesi kolaydır ve düşük maliyetlidir. Yüksek sıcaklıkta ısıl işlemden sonra, iyi döngü kararlılığına ve yüksek özgül kapasiteye sahip yapay grafit oluşturur.
Grafit Elektrotlarda İğneli Kok Uygulaması
Grafit elektrotlar çoğunlukla elektrik ark ocaklarında, daldırma ark ocaklarında ve direnç ocaklarında kullanılır. Elektrik ark ocağı çelik üretimi, yüksek fırın çelik üretiminden daha çevre dostudur ve bu da birçok ülkede olumlu politikalara yol açar. Elektrik ark ocağı çelik üretiminin büyüyen ölçeği, grafit elektrotlara olan talebi artırmıştır. Şu anda, elektrik ark ocağı çelik üretimi daha büyük ve ultra yüksek güçlü fırınlara doğru ilerliyor. Sonuç olarak, grafit elektrotlar için gereklilikler daha katı hale geliyor. Elektrik ark ocağı grafit elektrotları için izin verilen maksimum akım, çaplarıyla pozitif olarak ilişkili olduğundan, büyük çaplı grafit elektrotlar geliştirmek esastır. Büyük çaplı grafit elektrotlar üretmek, yüksek kaliteli iğne kok gerektirir.
Alkali Metal İyon Pilinin Negatif Elektrodunda İğneli Kok Uygulaması
Günümüzde alkali metal iyon piller çoğunlukla lityum iyon, sodyum iyon ve potasyum iyon pilleri içerir. Lityum iyon piller günlük hayatta yaygın olarak kullanılır. Sodyum iyon ve potasyum iyon piller alternatif enerji depolama sistemleri olarak özel ilgi görmüştür.
Alkali metal iyon piller esas olarak katot, anot, elektrolit, ayırıcı ve pil kasasından oluşur. Anahtar bir bileşen olan anot malzemesi, pilin genel performansını büyük ölçüde etkiler. Lityum iyon piller için ticari anot malzemeleri arasında yapay grafit ve doğal grafit bulunur ve yapay grafit 80%'yi oluşturur. Yapay grafit, yağ bazlı kok ve kömür bazlı kok olarak ayrılabilir. Yağ bazlı kok daha da petrol kok ve iğne kok olarak ayrılabilir. İğne koktan yapılan anot malzemeleri iyi kimyasal stabilite, yüksek kapasite ve mükemmel iletkenlik. Yüksek basınç yoğunluğu, yüksek enerji yoğunluklu elektrot malzemeleri üretmek için kullanılırlar.
Süperkapasitörlerde İğne Kokunun Uygulanması
Son yıllarda, hem kapasitörlerin hem de pillerin özelliklerini birleştiren enerji depolama aygıtları olan süper kapasitörler ilgi görmüştür. Geleneksel kapasitörlerden daha yüksek enerji yoğunluğu ve ikincil pillerden daha yüksek güç yoğunluğu sunarlar ve çevrim ömrü ikincil pillerden bir mertebe daha uzundur. Süper kapasitörler, çeşitli araçların çalıştırılması, hızlanması ve frenlenmesi sırasında enerji geri kazanımı ve serbest bırakılması için kullanılabilir. Çoğu durumda, süper kapasitörler hibrit güç sistemleri oluşturmak için yüksek enerji yoğunluğuna sahip ikincil piller veya yakıt hücreleri ile birleştirilir. Bu kombinasyon, yeni enerji araçlarının yüksek şarj oranları, yüksek özgül kapasite ve yüksek enerji geri kazanım verimliliği gereksinimlerini karşılar.
Grafen Hazırlanması İçin İğne Koku
Grafen, malzeme bilimi, enerji ve biyomedikalde geniş uygulamalara sahip mükemmel optik, elektriksel ve mekanik özelliklere sahiptir. Grafen için ana hazırlama yöntemleri arasında mekanik soyulma, silisyum karbür üzerinde epitaksiyel büyüme, çözücü soyulma, kimyasal soyulma (oksidasyon/redüksiyon) ve kimyasal buhar biriktirme (CVD) bulunur. Ancak, mekanik soyulma ve çözücü soyulma gibi bu yöntemlerin çoğu tipik olarak laboratuvarlarda kullanılır. CVD yöntemi etkili olsa da nispeten karmaşık bir sürece ve daha yüksek maliyetlere sahiptir.
Fotovoltaik Endüstrisi için İğne Koku
Boya duyarlı güneş hücreleri (DSSC'ler) yeni bir fotovoltaik cihaz olarak ortaya çıkıyor ve bir araştırma merkezi haline geliyor. Geleneksel güneş hücreleriyle karşılaştırıldığında, DSSC'lerin daha uzun ömür (15-20 yıl), kolay büyük ölçekli endüstriyel üretim, kısa enerji geri kazanım döngüsü, daha düşük üretim maliyeti (silikon güneş hücrelerinin yalnızca 1/10 ila 1/5'i) ve toksik olmayan, kirlilik içermeyen üretim süreçleri gibi avantajları vardır. Son yıllarda, araştırmacılar iğne kokunun yüksek iletkenliğe, ısı direncine, korozyon direncine ve triiyodür için elektrokimyasal aktiviteye sahip olduğunu bulmuşlardır. Ek olarak, düşük maliyeti onu boya duyarlı güneş hücreleri için umut verici bir elektrot malzemesi yapar.
Çözüm
Son derece düzenli bir karbon malzemesi olan iğne kok, mükemmel iletkenliği ve düşük safsızlığı nedeniyle yüksek performanslı lityum iyon piller için hayati öneme sahiptir. Öğütme modifikasyonunu birleştirmek, parçacık yapısını optimize ederek kapasiteyi artırır ve enerji yoğun işlemeyi azaltır, sürdürülebilir, yüksek enerjili pil talepleriyle uyumludur.
Epik Toz, Ultra ince toz endüstrisinde 20+ yıllık iş deneyimi. Ultra ince tozun gelecekteki gelişimini aktif olarak teşvik edin, ultra ince tozun ezilmesi, öğütülmesi, sınıflandırılması ve modifikasyon sürecine odaklanın. Ücretsiz danışmanlık ve özelleştirilmiş çözümler için bizimle iletişime geçin! Uzman ekibimiz, toz işleme değerinizin en üst düzeye çıkarılması için yüksek kaliteli ürünler ve hizmetler sunmaya kendini adamıştır. Epic Powder—Güvenilir Toz İşleme Uzmanınız!