کربن فعال متخلخل: قهرمان گمنام باتری های جامد-

در سیستم مواد باتری‌های{0} حالت جامد، مواد آندی مسئولیت اصلی ذخیره و رهاسازی انرژی برای باتری‌های لیتیوم{1} یون را بر عهده می‌گیرند و تأثیری حیاتی بر بهبود عملکرد کلی باتری‌های لیتیومی دارند. با این وجود، آندهای گرافیت معمولی دیگر نمی‌توانند تقاضای فزاینده برای چگالی انرژی بالا در باتری‌های حالت جامد را برآورده کنند. بر این اساس، مواد مبتنی بر سیلیکون{5}} با چگالی انرژی نظری بالاتر به یک پیشرفت کلیدی برای شکستن گلوگاه چگالی انرژی باتری‌ها تبدیل شده‌اند.

 

علیرغم مزایای قابل توجه آندهای مبتنی بر سیلیکون- در ظرفیت خاص، آنها همچنان با محدودیت های برجسته در کاربردهای عملی مواجه هستند. سیلیکون در حین شارژ و دشارژ تا 300 درصد افزایش حجم دارد. این پدیده نه تنها باعث پودر شدن ذرات سیلیکون و جدا شدن آنها از جمع کننده های جریان می شود، بلکه باعث ایجاد واکنش های مداوم بین سیلیکون و الکترولیت ها می شود و باعث ایجاد ناپایدار و ضخیم شدن تدریجی می شود.اینترفاز الکترولیت جامد (SEI)فیلم ها در نهایت، عمر چرخه باتری ها به شدت کاهش می یابد، که به یک گلوگاه بزرگ تبدیل شده است که کاربرد آندهای مبتنی بر سیلیکون-در مقیاس بزرگ را محدود می کند.

 

 

ظهور کربن فعال متخلخل راه حل موثری برای چالش های اصلی فوق آندهای مبتنی بر سیلیکون- فراهم می کند. از طریق اثرات هم افزایی متعدد، کربن فعال متخلخل اساساً گلوگاه های کاربردی آندهای مبتنی بر سیلیکون- را برطرف می کند که در سه جنبه زیر منعکس می شود:

• اول، بافر سازه و جذب تنش.کربن فعال متخلخل با ساختار منافذ به هم پیوسته سه بعدی و چقرمگی عالی می‌تواند به طور موثری تنش عظیم ناشی از انبساط سیلیکون را در طول چرخه‌های شارژ و دشارژ تحمل کرده و پراکنده کند. از انتشار ترک بر روی ذرات سیلیکون جلوگیری می کند و از پودر شدن و جدا شدن آنها جلوگیری می کند.
• دوم، رسوب یکنواخت و کنترل انبساط.حجم منافذ فراوان و ساختار منافذ سلسله مراتبی آن، مکان‌های رسوب‌گذاری یکنواختی را برای ذرات نانو{0}}سیلیکون فراهم می‌کند که به طور موثر تجمع ذرات سیلیکون را کاهش می‌دهد. در همین حال، فضای انبساط رزرو شده کافی، نرخ انبساط حجمی آندهای کربن-سیلیکون را به شدت کاهش می‌دهد.
• سوم، هدایت الکتریکی کارآمد و انتقال یون.کربن فعال متخلخل خود دارای رسانایی الکتریکی فوق العاده ای است و شبکه کربن پیوسته آن مسیرهای بدون مانعی را برای انتقال الکترون ایجاد می کند.

 

علاوه بر این، با تنظیم پارامترهایی مانند اندازه منافذ و مساحت سطح خاص، کربن فعال متخلخل می‌تواند پیوند سطحی بین سیلیکون و کربن را بهینه کند و رشد بیش از حد فیلم‌های SEI را مهار کند، در نتیجه پایداری چرخه و عمر مفید آندهای کربن{{0} سیلیکون را بیشتر بهبود بخشد.

 

کربن فعال متخلخل به دور از اینکه یک ماده کمکی جزئی در سیستم‌های باتری حالت جامد باشد، در سیستم‌های آند سیلیکونی-کربن موقعیت هسته غیرقابل جایگزینی دارد. این ماده به عنوان یک ماده پشتیبان حیاتی عمل می کند که صنعتی شدن آندهای کربنی سیلیکونی- را از تحقیقات آزمایشگاهی به تولید تجاری هدایت می کند و جهش عملکرد باتری های حالت جامد را تسهیل می کند.

 

در حال حاضر، مواد خام برای کربن فعال متخلخل عمدتاً به سه دسته تقسیم می شوند که هر کدام از نظر عملکرد، هزینه و بلوغ تکنولوژیکی دارای ویژگی های متمایز هستند:

• کربن فعال متخلخل مبتنی بر رزین-با استفاده از مواد خام مانند رزین فنولیک، در حال حاضر انتخاب اصلی برای آندهای کربنی-بالا-سیلیکون است. دارای سطح ویژه بالا، حجم منافذ زیاد و عملکرد عالی است، با این حال هزینه‌های بالای مواد خام و رسانایی الکتریکی نسبتاً پایین مانع از آن می‌شود.
• کربن فعال متخلخل مبتنی بر زیست توده-این نوع کربن فعال متخلخل که از منابع تجدیدپذیر از جمله نشاسته و پوسته نارگیل ساخته شده است، دارای منابع مواد خام فراوان و هزینه کم است. با این حال، سطح ویژه و ساختار منافذ آن کمتر از کربن فعال متخلخل مبتنی بر رزین- است.
• کربن فعال متخلخل مبتنی بر پیچ-تولید شده از زمین قطران زغال سنگ و زمین نفت، پتانسیل زیادی در کنترل هزینه و هدایت الکتریکی نشان می دهد. با این وجود، فناوری کنترل دقیق اندازه منافذ نابالغ باقی مانده و به پیشرفت های فنی بیشتری نیاز دارد.

 

 

با پیشرفت مداوم صنعتی شدن باتری های-حالت جامد، کربن فعال متخلخل، به عنوان یک ماده اصلی برایCVD سیلیکون{0}}آندهای کربن، شاهد رشد قوی در تقاضای بازار در کنار-کاربرد وسیع آندهای کربنی-سیلیکون خواهیم بود. پیش بینی می شود که تقاضا برای کربن فعال متخلخل در سال 2030 به 48500 تن خواهد رسید و بازاری به ارزش بیش از 7 میلیارد یوان با نرخ رشد مرکب سالانه 77.36 درصد از سال 2024 تا 2030 ایجاد خواهد کرد.

 

در برابر این پس زمینه، صنعت کربن فعال متخلخل وارد یک دوره توسعه طلایی شده است. شرکت ما استتنها شرکت داخلی است که تولید انبوه کربن فعال متخلخل مبتنی بر زیست توده-، شکستن انحصار-دراز مدت کورارای ژاپن در این زمینه. ما یک فرآیند فعال سازی فیزیکی و شیمیایی یکپارچه را اتخاذ می کنیم که مصرف انرژی کمتری را در مقایسه با همتایان صنعت ارائه می دهد. در حال حاضر ظرفیت تولید کربن فعال متخلخل ما به 500 تن در سال می رسد، در حالی که انتظار می رود پروژه ساخت و ساز در حال انجام با ظرفیت 2000 تن در سال تا پایان می 2026 به طور کامل عملیاتی شود.

 

اگر در مورد کربن فعال متخلخل سؤالی دارید، لطفاً با ما تماس بگیرید! ما آماده ارائه پاسخ های حرفه ای و{0}}خدمات با کیفیت بالا در هر زمان هستیم!

اکنون تماس بگیرید