مادة الأنود هي مكون أساسي في بطاريات أيونات الليثيوم. فهي تحدد معدل أداء بطاريات أيونات الليثيوم. كما أنها تؤثر على كفاءة الشحن والتفريغ الأولية واستقرار الدورة. تُصنع أنودات الجرافيت الطبيعي من رقائق الجرافيت الطبيعية. تتضمن العملية سحق، كروي، تصنيفوالتنقية، وتعديل الأسطح. إنها منخفضة التكلفة، ومتوفرة بكثرة، وآمنة، وغير سامة. كما أنها تتميز بموصلية كهربائية جيدة. من بين هذه المزايا، يتميز الجرافيت الكروي بموصلية كهربائية جيدة، وتبلور عالي، وتكلفته المنخفضة، وغيرها. كما يتميز بإمكانية شحن وتفريغ منخفضة ومستقرة، وعمر افتراضي طويل، وحماية بيئية. وقد أصبح تدريجيًا بديلًا لمواد الأقطاب السالبة المستخدمة في إنتاج بطاريات أيونات الليثيوم. فهم العوامل الرئيسية التي تؤثر على شكل الجسيمات أثناء... تحضير الجرافيت الكروي يعد هذا الأمر ضروريًا لتحسين عملية التحضير والحصول على الجرافيت الكروي عالي الجودة.
لماذا نستخدم الجرافيت الكروي؟
يتميز الجرافيت الطبيعي بموصلية كهربائية جيدة، وبلورية عالية، وبنية طبقية جيدة. وهو حاليًا أكثر مواد الأقطاب السالبة استخدامًا في بطاريات أيونات الليثيوم. عادةً ما تستخدم أقطاب الجرافيت السالبة رقائق الجرافيت الطبيعية، إلا أن لها العيوب التالية:
- يحتوي مسحوق الجرافيت المتقشر على مساحة سطحية كبيرة، مما يؤثر بشكل كبير على كفاءة الشحن والتفريغ الأولية للقطب السالب.
- يسمح الهيكل الطبقي للجرافيت لـ Li⁺ بالدخول فقط من الحافة والانتشار إلى الداخل.
بسبب تباين خواص الجرافيت المتقشر، فإن انتشار Li⁺ طويل وغير متساوٍ، مما يؤدي إلى انخفاض السعة. - تزيد المسافة الصغيرة بين طبقات الجرافيت من مقاومة انتشار الليثيوم⁺، مما يؤدي إلى ضعف أداء الشحن. أثناء الشحن السريع، يميل الليثيوم⁺ إلى الترسب على السطح، مُشكلاً شجيرات متفرعة، مما يُشكل مخاطر على السلامة.
لمعالجة هذه المشكلات، يحتاج الجرافيت إلى تعديل لتحسين أداء الأنود. إحدى الطرق الرئيسية هي التكور. يتميز الجرافيت الطبيعي الكروي بمساحة سطح أقل وكثافة فتحات أعلى. هذا يؤدي إلى كفاءة كولومبية ابتدائية أعلى، وسعة عكسية أكبر، واستقرار دورة أفضل.
كيفية الحصول على الجرافيت الكروي
يُصنع الجرافيت الكروي عادةً من رقائق جرافيت طبيعية عالية الجودة وعالية الكربون. تُعدّل تقنيات المعالجة المتقدمة سطح الجرافيت لإنتاج جرافيت بيضاوي الشكل، كروي الشكل، بدرجات دقة متفاوتة.
يُنتَج الجرافيت الكروي بطحن رقائق الجرافيت الطبيعية ميكانيكيًا إلى أحجام جسيمات مناسبة باستخدام مطحنة قرص العسل. ثم يُدوّر تدفق الهواء من المطحنة الحواف لتشكيل أشكال بيضاوية أو شبه كروية. يفصل جهاز تصنيف الجسيمات الكروية عن المساحيق الدقيقة المنفصلة أثناء التقريب، مما يُنتج جرافيت كروي موزع توزيعًا طبيعيًا.
بالإضافة إلى الجرافيت الرقائقي الطبيعي، طوّر الباحثون جرافيت كروي صناعي. على سبيل المثال، تُستخدم نفايات قطع أقطاب الجرافيت - بعد معالجتها بشكل نظيف - كمادة خام. طورت تقنية جديدة مضغوطة في الطور الرطب. طلاءطريقة التحبيب، جنبًا إلى جنب مع الكربنة في فرن الصندوق، تُمكّن من إنتاج منخفض التكلفة وعالي الجودة وصديق للبيئة. تُنتج هذه العملية أنودات جرافيت كروية اصطناعية ذات بنية قلب وقشرة.
خاتمة
باختصار، يُعد تحضير الجرافيت الكروي ذي الشكل الجسيمي المرغوب عملية معقدة تتأثر بعوامل متعددة. تُشكل خصائص مادة الجرافيت الخام، بما في ذلك بنيتها البلورية ونقائها، الأساس للشكل النهائي للجسيم. وتُعد معايير عملية التحضير، مثل طريقة الطحن والوقت وكثافة المعالجة الحرارية ودرجة حرارة التسخين ومعدل التسخين ومدة التماسك، عوامل مهمة. المواد الكيميائية تتفاعل المعالجة باستخدام عوامل مؤكسدة ومواد خافضة للتوتر السطحي لتحديد شكل جسيمات الجرافيت الكروية. ومن خلال التحكم الدقيق في هذه العوامل الرئيسية، يُمكن تحسين عملية التحضير وإنتاج جرافيت كروي عالي الجودة بتكوين الجسيمات المطلوب لتطبيقات متنوعة، وخاصةً في مجال بطاريات أيونات الليثيوم سريع التطور.
مسحوق ملحمي
إيبك باودر، خبرة تزيد عن 20 عامًا في صناعة المساحيق فائقة النعومة. ندعم بنشاط تطوير المساحيق فائقة النعومة، مع التركيز على عمليات التكسير والطحن والتصنيف والتعديل. تواصل معنا للحصول على استشارة مجانية وحلول مُخصصة! فريقنا من الخبراء مُلتزم بتقديم منتجات وخدمات عالية الجودة لتعزيز قيمة معالجة مساحيقك. إيبك باودر - خبيرك الموثوق في معالجة المساحيق!