Om te voldoen aan de eisen van de volgende generatie hoogwaardige lithium-ionbatterijen, vereist gegrafiteerde petroleumcokes verbeteringen op het gebied van laadsnelheid, cyclusstabiliteit, prestaties bij lage temperaturen, structurele sterkte, initiële efficiëntie en kosteneffectiviteit in termen van productieprocessen. De specifieke analyse is als volgt:
I. Verbetering van de prestaties en de cyclusstabiliteit
Probleem: Tijdens het laden en ontladen kan de insertie en extractie van lithiumionen in gegrafiteerde petroleumcokes leiden tot uitzetting en krimp van de grafietlagen. Bij langdurig gebruik kan dit structurele schade veroorzaken en de cyclusstabiliteit beïnvloeden. Verbeteringsmogelijkheden:
- Deeltjesstructuurreorganisatie: Selecteer geschikte naaldcokesprecursoren en gebruik gemakkelijk grafiteerbare materialen zoals pek als koolstofbronnen voor bindmiddelen. Door deze materialen in een roterende oven te behandelen, kunnen verschillende naaldcokesdeeltjes aan elkaar worden gebonden om secundaire deeltjes met de juiste deeltjesgrootte te vormen, gevolgd door grafitisatie. Deze aanpak verlaagt effectief de kristaloriëntatie-index (OI-waarde) van het materiaal en verbetert het diffusiepad voor lithiumionen, waardoor de prestaties bij hoge laadsnelheden verbeteren.
- Oppervlaktecoating: Bekleed gegrafiteerde petroleumcokes met materialen zoals amorfe koolstof, metaaloxiden of polymeren om deeltjes met een "kern-mantel"-structuur te creëren. De coatinglaag kan direct contact met de elektrolyt isoleren, het aantal actieve oppervlakteplaatsen verminderen, het specifieke oppervlak verkleinen en tegelijkertijd de insertie- en diffusiecapaciteit van lithiumionen verbeteren, waardoor de cyclusstabiliteit toeneemt.
II. Verbetering van de prestaties bij lage temperaturen
Probleem: In omgevingen met lage temperaturen neemt de diffusiesnelheid van lithiumionen in gegrafiteerde petroleumcokes af, wat leidt tot een afname van de batterijprestaties. Verbeteringsmogelijkheden:
- Doping met zachte koolstof: Door een bepaalde hoeveelheid zachte koolstof in de grafietanode te verwerken, kunnen de laadprestaties van de batterij bij lage temperaturen worden verbeterd. Zachte koolstof heeft een amorfe structuur met grote tussenlaagafstanden en een goede compatibiliteit met de elektrolyt, wat resulteert in uitstekende prestaties bij lage temperaturen. De dopingverhouding moet echter zorgvuldig worden gecontroleerd om een balans te vinden tussen prestaties bij lage temperaturen en de levensduur van de batterij.
- Optimalisatie van de elektrolytformulering: Optimaliseer de elektrolytformulering door nieuwe additieven toe te voegen of de samenstelling van het oplosmiddel te wijzigen om de viscositeit van de elektrolyt bij lage temperaturen te verlagen en de diffusiesnelheid van lithiumionen te verbeteren.
III. Verbetering van de structurele sterkte en stabiliteit
Probleem: Sterk gegrafiteerde koolstofmaterialen hebben weliswaar een hoge capaciteit en stabiele laad-ontlaadpatronen, maar kunnen slechte cyclusprestaties en prestaties bij lage temperaturen vertonen. Verbeteringsmogelijkheden:
- Beheersing van de grafitisatiegraad: Tijdens het grafitisatieproces moet de grafitisatiegraad gecontroleerd worden om amorfe structuren tussen de microkristallen te behouden en zo een zekere mate van structurele sterkte te garanderen.
- Introductie van nanostructuren: Door nanostructuren of poreuze structuren te construeren, kan het aantal in- en uitstroomkanalen voor lithiumionen worden vergroot, waardoor de structurele stabiliteit van het materiaal wordt verbeterd.
IV. Verbetering van de initiële efficiëntie en kostenreductie
Probleem: Gegrafiteerde petroleumcokes kunnen als anodemateriaal een lage initiële efficiëntie en hoge productiekosten hebben. Verbeteringsmogelijkheden:
- Oppervlakteoxidatiebehandeling: Behandel gegrafiteerde petroleumcokes met een oplossing van een sterk oxiderend middel om oppervlakteactieve stoffen en reducerende functionele groepen te oxideren en passiveren, waardoor de initiële efficiëntie wordt verbeterd.
- Productieprocessen optimaliseren: Verbeter productieprocessen zoals calcineren en grafitiseren om de productiekosten te verlagen en de productie-efficiëntie te verhogen.
Geplaatst op: 16 oktober 2025