Kim coke là vật liệu cacbon hiệu suất cao có ánh kim và màu xám bạc. Kết cấu bề mặt của nó là dạng sợi hoặc dạng kim, có cảm giác trơn trượt. Nó chứa các lỗ nhỏ hình bầu dục bên trong. Kim coke bao gồm các hydrocarbon thơm đa vòng phân tử lớn với các lớp thơm phẳng. Nó có cấu trúc vi tinh thể giống như than chì với định hướng đơn vị cao. Cấu trúc vi mô tuân theo mô hình Franklin và là một loại cacbon có thể than chì hóa điển hình. Đây là vật liệu lý tưởng để chế tạo cacbon xốp. Khi được nung nóng trên 2000°C, nó tạo thành các cấu trúc lớp giống như than chì.
Do có độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt, độ giãn nở nhiệt thấp và khả năng chống sốc nhiệt tuyệt vời, than cốc kim được sử dụng rộng rãi trong điện cực than chì luyện thép, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác. Nó đã trở thành chủ đề nghiên cứu nóng trong lĩnh vực khoa học vật liệu trên toàn thế giới trong những năm gần đây.
Cốc kim có thể được phân loại thành loại có nguồn gốc từ than và loại có nguồn gốc từ dầu mỏ, tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu thô. Cốc kim có nguồn gốc từ than được sản xuất bằng cách cacbon hóa ở nhiệt độ cao nhựa than đá, nhựa than đá hoặc dầu chưng cất nhanh.
Than cốc kim gốc dầu mỏ được sản xuất bằng cách cacbon hóa ở nhiệt độ cao nhựa etylen, dầu cặn cracking chân không và nhiệt, hoặc bùn dầu cracking xúc tác. Do hàm lượng lưu huỳnh thấp, tro thấp, hàm lượng kim loại thấp và dễ graphit hóa, hiện là nguyên liệu chính của than chì nhân tạo. Tuy nhiên, chi phí sản xuất cao và có yêu cầu nghiêm ngặt về nguyên liệu thô.
Chuẩn bị Needle Coke
Than cốc kim được sản xuất thông qua quá trình cacbon hóa pha lỏng, nhiệt phân và trùng hợp dần dần các nguyên liệu thô để tạo thành các quả cầu pha trung gian, sau đó phát triển, hợp nhất, định hướng và cuối cùng cacbon hóa thành cấu trúc giống như kim dạng sợi. Quy trình sản xuất bao gồm xử lý sơ bộ nguyên liệu thô, cốc hóa chậm và nung.
Coking chậm, giai đoạn chính của quá trình coking, bao gồm chưng cất và cacbon hóa, tạo ra nhựa thông tinh chế và coke. Quá trình nung loại bỏ các chất dễ bay hơi và độ ẩm để cải thiện mật độ thực.
Than cốc kim gốc than đòi hỏi phải xử lý trước nghiêm ngặt hơn than cốc kim gốc dầu mỏ, nhưng cả hai loại đều có cấu trúc và ứng dụng tương tự nhau. Tuy nhiên, than cốc kim gốc dầu mỏ có chi phí sản xuất thấp hơn và khả năng tiếp thị cao hơn.
Quá trình than hóa than cốc kim bao gồm các quá trình như nghiền nát, nghiền, Sửa đổi bề mặt, xử lý nhiệt và biến tính bề mặt, tương tự như than chì hóa. Than cốc kim, là một loại cacbon mềm có độ dẫn điện cao và ít tạp chất, thường được sử dụng trong pin lithium-ion. Tuy nhiên, nó có dung lượng lý thuyết thấp và việc sử dụng nó trong pin đòi hỏi phải than chì hóa ở nhiệt độ cao để trở thành than chì nhân tạo.
Nghiên cứu về vật liệu anot gốc cốc kim cho pin lithium-ion tập trung vào các kỹ thuật sửa đổi và tổng hợp để cải thiện công suất và giảm chi phí, giải quyết nhu cầu ngày càng tăng về mật độ năng lượng cao, sạc nhanh và pin an toàn.
Ứng dụng của Needle Coke trong các lĩnh vực khác nhau
Than cốc kim có ba công dụng chính: điện cực công suất cao, vật liệu cacbon đặc biệt và cực dương pin lithium-ion. Điện cực than chì công suất cao làm từ than cốc kim được sử dụng trong lò hồ quang điện để luyện thép. Luyện thép bằng lò hồ quang điện có những ưu điểm như ít ô nhiễm và tiêu thụ năng lượng thấp. Điện cực than chì công suất cao làm từ than cốc kim có độ giãn nở nhiệt thấp, độ dẫn điện cao và độ bền cơ học cao.
Các điện cực này làm nóng và làm tan chảy kim loại hiệu quả trong lò hồ quang điện. Là vật liệu anot, than cốc kim, là cacbon mềm, dễ graphit hóa và giá thành thấp. Sau khi xử lý nhiệt ở nhiệt độ cao, nó tạo thành than chì nhân tạo có độ ổn định chu kỳ tốt và dung lượng riêng cao.
Ứng dụng của Acicular Coke trong điện cực Graphite
Điện cực graphite chủ yếu được sử dụng trong lò hồ quang điện, lò hồ quang chìm và lò điện trở. Luyện thép bằng lò hồ quang điện thân thiện với môi trường hơn luyện thép bằng lò cao, dẫn đến các chính sách thuận lợi ở nhiều quốc gia. Quy mô luyện thép bằng lò hồ quang điện ngày càng tăng đã thúc đẩy nhu cầu về điện cực graphite. Hiện nay, luyện thép bằng lò hồ quang điện đang chuyển sang các lò lớn hơn và công suất cực cao. Do đó, các yêu cầu đối với điện cực graphite đang trở nên nghiêm ngặt hơn. Vì dòng điện tối đa cho phép đối với điện cực graphite của lò hồ quang điện có tương quan tích cực với đường kính của chúng, nên việc phát triển điện cực graphite có đường kính lớn là điều cần thiết. Sản xuất điện cực graphite có đường kính lớn đòi hỏi phải có cốc kim chất lượng cao.
Ứng dụng của Acicular Coke trong điện cực âm của pin ion kim loại kiềm
Hiện nay, pin ion kim loại kiềm chủ yếu bao gồm pin lithium-ion, pin natri-ion và pin kali-ion. Pin lithium-ion được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày. Pin natri-ion và pin kali-ion đã thu hút sự chú ý đặc biệt như là hệ thống lưu trữ năng lượng thay thế.
Pin ion kim loại kiềm chủ yếu bao gồm catốt, anot, chất điện phân, bộ tách và vỏ pin. Vật liệu anot, là thành phần chính, ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất chung của pin. Đối với pin lithium-ion, vật liệu anot thương mại bao gồm than chì nhân tạo và than chì tự nhiên, trong đó than chì nhân tạo chiếm 80%. Than chì nhân tạo có thể được chia thành than cốc gốc dầu và than cốc gốc than. Than cốc gốc dầu có thể được chia thành than cốc dầu mỏ và than cốc kim. Vật liệu anot làm từ than cốc kim có hóa chất độ ổn định, công suất cao và độ dẫn điện tuyệt vời. Chúng được sử dụng để sản xuất vật liệu điện cực có mật độ nén cao, mật độ năng lượng cao.
Ứng dụng của Needle Coke trong siêu tụ điện
Trong những năm gần đây, siêu tụ điện, là thiết bị lưu trữ năng lượng kết hợp các đặc điểm của cả tụ điện và pin, đã thu hút được sự chú ý. Chúng cung cấp mật độ năng lượng cao hơn tụ điện truyền thống và mật độ công suất cao hơn pin thứ cấp, với tuổi thọ chu kỳ dài hơn một cấp độ so với pin thứ cấp. Siêu tụ điện có thể được sử dụng để thu hồi và giải phóng năng lượng trong quá trình khởi động, tăng tốc và phanh của nhiều loại xe khác nhau. Trong hầu hết các trường hợp, siêu tụ điện được kết hợp với pin thứ cấp hoặc pin nhiên liệu có mật độ năng lượng cao để tạo thành hệ thống điện hybrid. Sự kết hợp này đáp ứng các yêu cầu của xe năng lượng mới về tốc độ sạc cao, dung lượng riêng cao và hiệu suất thu hồi năng lượng cao.
Kim Coke để chuẩn bị Graphene
Graphene có các tính chất quang học, điện và cơ học tuyệt vời, với các ứng dụng rộng rãi trong khoa học vật liệu, năng lượng và y sinh học. Các phương pháp chế tạo graphene chính bao gồm bóc tách cơ học, phát triển epitaxial trên silicon carbide, bóc tách dung môi, bóc tách hóa học (oxy hóa/khử) và lắng đọng hơi hóa học (CVD). Tuy nhiên, hầu hết các phương pháp này, chẳng hạn như bóc tách cơ học và bóc tách dung môi, thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm. Phương pháp CVD, mặc dù hiệu quả, nhưng có quy trình tương đối phức tạp và chi phí cao hơn.
Kim Coke cho ngành công nghiệp quang điện
Pin mặt trời nhuộm màu (DSSC) đang nổi lên như một thiết bị quang điện mới và đang trở thành điểm nóng nghiên cứu. So với pin mặt trời truyền thống, DSSC có những ưu điểm như tuổi thọ dài hơn (15–20 năm), sản xuất công nghiệp quy mô lớn dễ dàng, chu kỳ thu hồi năng lượng ngắn, chi phí sản xuất thấp hơn (chỉ bằng 1/10 đến 1/5 pin mặt trời silicon) và quy trình sản xuất không độc hại, không gây ô nhiễm. Trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng than cốc kim có độ dẫn điện cao, khả năng chịu nhiệt, chống ăn mòn và hoạt động xúc tác điện cho triiodide. Ngoài ra, chi phí thấp khiến nó trở thành vật liệu điện cực đầy hứa hẹn cho pin mặt trời nhuộm màu.
Phần kết luận
Kim cốc, một vật liệu cacbon có trật tự cao, rất quan trọng đối với pin lithium-ion hiệu suất cao do độ dẫn điện tuyệt vời và tạp chất thấp. Kết hợp quá trình nghiền giúp tối ưu hóa cấu trúc hạt, tăng cường công suất và giảm quá trình xử lý tốn nhiều năng lượng, phù hợp với nhu cầu pin bền vững, năng lượng cao.
Bột Epic, Hơn 20 năm kinh nghiệm làm việc trong ngành bột siêu mịn. Tích cực thúc đẩy sự phát triển trong tương lai của bột siêu mịn, tập trung vào quá trình nghiền, xay, phân loại và sửa đổi bột siêu mịn. Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn miễn phí và các giải pháp tùy chỉnh! Đội ngũ chuyên gia của chúng tôi tận tâm cung cấp các sản phẩm và dịch vụ chất lượng cao để tối đa hóa giá trị chế biến bột của bạn. Epic Powder—Chuyên gia chế biến bột đáng tin cậy của bạn!