O material do ânodo é um componente essencial das baterias de íons de lítio. Ele determina o desempenho da taxa de transferência das baterias de íons de lítio. Também afeta a eficiência inicial de carga-descarga e a estabilidade do ciclo. Os ânodos de grafite natural são feitos de grafite em flocos natural. O processo inclui esmagamento, esferoidização, classificando, purificação e modificação de superfície. São de baixo custo, abundantes, seguros e atóxicos. Também oferecem boa condutividade elétrica. Entre eles, o grafite esférico apresenta as vantagens de boa condutividade, alta cristalinidade, baixo custo, etc. Também possui as características de baixo potencial de carga e descarga, longo ciclo de vida e proteção ambiental sustentável. Gradualmente, tornou-se um produto substituto para materiais de eletrodo negativo usados na produção de baterias de íons de lítio. Compreendendo os principais fatores que influenciam a morfologia das partículas durante preparação de grafite esférica é essencial para otimizar o processo de preparação e obter grafite esférico de alta qualidade.
Por que usar grafite esférico
A grafite natural possui boa condutividade, alta cristalinidade e boa estrutura em camadas. Atualmente, é o material de eletrodo negativo mais utilizado para baterias de íons de lítio. Os eletrodos negativos de grafite geralmente utilizam grafite em flocos natural, mas apresentam as seguintes desvantagens:
- O pó de grafite em flocos tem uma grande área de superfície específica, o que tem grande influência na carga inicial e na eficiência de descarga do eletrodo negativo.
- A estrutura em camadas do grafite permite que o Li⁺ entre apenas pela borda e se difunda para dentro.
Devido à anisotropia do grafite em flocos, a difusão do Li⁺ é longa e irregular, resultando em menor capacidade. - O pequeno espaçamento entre camadas da grafite aumenta a resistência à difusão do Li⁺ e resulta em baixo desempenho de taxa. Durante o carregamento rápido, o Li⁺ tende a se depositar na superfície, formando dendritos e representando riscos à segurança.
Para resolver esses problemas, a grafite precisa ser modificada para otimizar o desempenho do ânodo. Um método fundamental é a esferificação. A grafite natural esférica possui menor área superficial e maior densidade de compactação. Isso leva a uma maior eficiência coulômbica inicial, maior capacidade reversível e melhor estabilidade do ciclo.
Como obter grafite esférico
A grafite esférica é normalmente produzida a partir de flocos de grafite natural de alta qualidade e alto teor de carbono. Técnicas avançadas de processamento modificam a superfície para criar grafite elíptica, esférica, com finura variável.
A grafite esférica é produzida pela moagem mecânica de flocos de grafite natural em tamanhos de partículas adequados, utilizando um moinho tipo favo de mel. Em seguida, o fluxo de ar do moinho arredonda as bordas, formando formas elípticas ou quase esféricas. Um classificador separa as partículas esféricas dos pós finos que se desprendem durante o arredondamento, resultando em grafite esférica com distribuição normal.
Além da grafite em flocos natural, pesquisadores desenvolveram grafite esférica artificial. Por exemplo, resíduos de corte de eletrodos de grafite — após processamento limpo — são utilizados como matéria-prima. Uma nova tecnologia pressurizada de fase úmida revestimento– o método de granulação, combinado com a carbonização em forno de caixa, permite uma produção de baixo custo, alta qualidade e ecologicamente correta. Este processo produz ânodos de grafite esféricos artificiais com estrutura núcleo-casca.
Conclusão
Em resumo, a preparação de grafite esférico com morfologia de partícula desejável é um processo complexo influenciado por múltiplos fatores. As características da matéria-prima de grafite, incluindo sua estrutura cristalina e pureza, estabelecem a base para o formato final da partícula. Os parâmetros do processo de preparação, como método de moagem, tempo e intensidade, temperatura do tratamento térmico, taxa de aquecimento, tempo de espera e químico O tratamento com agentes oxidantes e surfactantes interage para determinar a morfologia das partículas esféricas de grafite. Controlando cuidadosamente esses fatores-chave, é possível otimizar o processo de preparação e produzir grafite esférica de alta qualidade com a morfologia de partícula desejada para diversas aplicações, particularmente no campo em rápido desenvolvimento das baterias de íons de lítio.
Pó épico
Epic Powder, com mais de 20 anos de experiência na indústria de pós ultrafinos. Promovemos ativamente o desenvolvimento futuro de pós ultrafinos, com foco nos processos de britagem, moagem, classificação e modificação de pós ultrafinos. Entre em contato conosco para uma consulta gratuita e soluções personalizadas! Nossa equipe de especialistas se dedica a fornecer produtos e serviços de alta qualidade para maximizar o valor do seu processamento de pós. Epic Powder — Seu especialista confiável em processamento de pós!