Vật liệu anode là thành phần cốt lõi của pin lithium-ion. Nó quyết định hiệu suất tốc độ của pin lithium-ion. Nó cũng ảnh hưởng đến hiệu suất sạc-xả ban đầu và độ ổn định của chu kỳ. Anode graphite tự nhiên được làm từ graphite dạng vảy tự nhiên. Quy trình bao gồm nghiền nát, hình cầu hóa, phân loại, thanh lọc và biến đổi bề mặt. Chúng có giá thành thấp, dồi dào, an toàn và không độc hại. Chúng cũng có độ dẫn điện tốt. Trong số đó, than chì hình cầu có ưu điểm là độ dẫn điện tốt, độ kết tinh cao, giá thành thấp, v.v. Nó cũng có đặc điểm là điện thế sạc và xả thấp và phẳng, tuổi thọ chu kỳ dài và bảo vệ môi trường xanh. Nó đã dần trở thành sản phẩm thay thế cho vật liệu điện cực âm được sử dụng trong sản xuất pin lithium-ion. Hiểu các yếu tố chính ảnh hưởng đến hình thái hạt trong chuẩn bị than chì hình cầu là điều cần thiết để tối ưu hóa quá trình chuẩn bị và thu được than chì hình cầu chất lượng cao.
Tại sao sử dụng than chì hình cầu
Than chì tự nhiên có độ dẫn điện tốt, độ kết tinh cao và cấu trúc lớp tốt. Hiện tại, đây là vật liệu điện cực âm được sử dụng rộng rãi nhất cho pin lithium-ion. Điện cực âm than chì thường sử dụng than chì dạng vảy tự nhiên, nhưng nó có những nhược điểm sau:
- Bột than chì dạng vảy có diện tích bề mặt riêng lớn, có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất sạc và xả ban đầu của điện cực âm.
- Cấu trúc phân lớp của than chì cho phép Li⁺ chỉ đi vào từ rìa và khuếch tán vào bên trong.
Do tính dị hướng của than chì dạng vảy, quá trình khuếch tán Li⁺ dài và không đồng đều, dẫn đến dung lượng thấp hơn. - Khoảng cách giữa các lớp than chì nhỏ làm tăng khả năng khuếch tán Li⁺ và dẫn đến hiệu suất tốc độ kém. Trong quá trình sạc nhanh, Li⁺ có xu hướng lắng đọng trên bề mặt, tạo thành các nhánh cây và gây ra rủi ro về an toàn.
Để giải quyết những vấn đề này, graphite cần được sửa đổi để tối ưu hóa hiệu suất anode. Một phương pháp chính là hình cầu hóa. Graphite tự nhiên hình cầu có diện tích bề mặt thấp hơn và mật độ vòi cao hơn. Điều này dẫn đến hiệu suất Coulombic ban đầu cao hơn, khả năng đảo ngược lớn hơn và độ ổn định chu kỳ được cải thiện.
Làm thế nào để có được than chì hình cầu
Than chì hình cầu thường được sản xuất từ than chì dạng vảy tự nhiên chất lượng cao, hàm lượng carbon cao. Các kỹ thuật xử lý tiên tiến sẽ biến đổi bề mặt để tạo ra than chì hình elip, hình cầu với độ mịn khác nhau.
Than chì hình cầu được sản xuất bằng cách nghiền cơ học than chì dạng vảy tự nhiên thành các kích thước hạt phù hợp bằng máy nghiền tổ ong. Sau đó, luồng không khí từ máy nghiền làm tròn các cạnh để tạo thành hình elip hoặc gần hình cầu. Một bộ phân loại tách các hạt hình cầu khỏi bột mịn tách ra trong quá trình làm tròn, tạo ra than chì hình cầu phân bố bình thường.
Ngoài than chì dạng vảy tự nhiên, các nhà nghiên cứu đã phát triển than chì hình cầu nhân tạo. Ví dụ, chất thải cắt điện cực than chì—sau khi xử lý sạch—được sử dụng làm nguyên liệu thô. Một loại than chì áp suất pha ướt mới lạ lớp phủ–phương pháp tạo hạt, kết hợp với cacbon hóa lò hộp, cho phép sản xuất chi phí thấp, chất lượng cao, thân thiện với môi trường. Quá trình này tạo ra các anode than chì hình cầu nhân tạo có cấu trúc lõi-vỏ.
Phần kết luận
Tóm lại, việc chế tạo than chì hình cầu với hình thái hạt mong muốn là một quá trình phức tạp chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Các đặc tính của nguyên liệu than chì, bao gồm cấu trúc tinh thể và độ tinh khiết, đặt nền tảng cho hình dạng hạt cuối cùng. Các thông số quy trình chế tạo, chẳng hạn như phương pháp nghiền, thời gian và cường độ, nhiệt độ xử lý nhiệt, tốc độ gia nhiệt, thời gian giữ và hóa chất xử lý bằng chất oxy hóa và chất hoạt động bề mặt, tất cả đều tương tác để xác định hình thái của các hạt than chì hình cầu. Bằng cách kiểm soát cẩn thận các yếu tố chính này, có thể tối ưu hóa quy trình chuẩn bị và sản xuất than chì hình cầu chất lượng cao với hình thái hạt mong muốn cho nhiều ứng dụng khác nhau, đặc biệt là trong lĩnh vực pin lithium – ion đang phát triển nhanh chóng.
bột sử thi
Epic Powder, 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!