एनोड सामग्री में एस्पाल्ट के अनुप्रयोग

2025-03-26

ग्रेफाइट, जिसे वाणिज्यिक एनोड सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है, अपनी सीमित सैद्धांतिक क्षमता के कारण उच्च-क्षमता एनोड सामग्री की बढ़ती मांग को पूरा करने में लगातार असमर्थ होता जा रहा है। यदि पिच को लिथियम-आयन बैटरी एनोड के लिए कार्बन प्रीकरसर के रूप में उपयोग किया जाता है, तो यह न केवल पिच के उच्च मूल्य-जोड़ा उपयोग को यकीनन कर सकता है, बल्कि एनोड सामग्री के इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन में सुधार के लिए कुछ नए तरीके और खोज भी प्रदान कर सकता है।

ली पी एट अल. ने नैनो-मैग्नीशियम ऑक्साइड कणों को टेम्पलेट के रूप में और पेट्रोलियम पिच को कार्बन स्रोत के रूप में इस्तेमाल किया। तरल चरण में अल्ट्रासोनिक फैलाव के बाद, उन्हें नाइट्रोजन संरक्षण के तहत 1 घंटे के लिए 800 सी के उच्च तापमान पर उपचारित किया गया, और टेम्पलेट को अद्वितीय खोखली संरचना के साथ अल्ट्रा-पतली अल्ट्रा-पतली खोखली संरचनाओं को तैयार करने के लिए अचार द्वारा हटा दिया गया। छिद्रपूर्ण कार्बन शेल (पीएसीएस)। अल्ट्राथिन लैमेली और पदानुक्रमिक रूप से छिद्रपूर्ण संरचना के कारण, पीएसीएस 1 ए जी-1 की वर्तमान घनत्व पर 1 000 चक्रों के बाद 334 एमएएच जी-1 के साथ आयन परिवहन के लिए अधिक सक्रिय साइट प्रदान करता है। प्रतिवर्ती क्षमता और 90% क्षमता प्रतिधारण।

तैयारी के दौरान, हवा में ऑक्सीजन की शुरूआत से क्रॉस-लिंकिंग को बढ़ावा मिलता है, जो इमल्शन में कम-नरम बिंदु वाले डामर के संलयन से बचता है और इसके गोलाकार आकार को स्थिर करने के लिए पोस्ट-ट्रीटमेंट की आवश्यकता नहीं होती है। लिथियम-आयन बैटरी के लिए नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में उपयोग किए जाने पर, पीसीबी की ग्राम क्षमता क्रमशः 0.05 Ag-1 और 5 Ag-1 की वर्तमान घनत्व पर 373.6 mAhg-1 और 125.8 mAhg-1 है। क्षमताएँ क्रमशः 316.1 mAhcm-3 और 106.4 mAhcm-3 हैं।

एस्पाल्ट पर आधारित कार्बन सामग्री का उपयोग नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में किया जा सकता है ताकि एस्पाल्ट का मूल्य बढ़ सके, लेकिन एस्पाल्ट की जटिल संरचना के कारण, एस्पाल्ट सामग्री की अपनी क्षमता अधिक नहीं होती है, यदि इसे सीधे नकारात्मक सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है, तो इसे माइक्रोस्ट्रक्चर डिजाइन करने की आवश्यकता होती है, और बड़े पैमाने पर उत्पादन करना कठिन है, और लागत बहुत अधिक है। इसलिए, आमतौर पर एस्पाल्ट का उपयोग उत्पादन प्रक्रिया में एक संशोधित सामग्री के रूप में किया जाता है ताकि एस्पाल्ट के उच्च मूल्य-जोड़ा उपयोग को प्राप्त किया जा सके।

सतह कोटिंग वर्तमान में उद्योग में एनोड सामग्री को संशोधित करने के लिए सबसे सामान्यत: उपयोग की जाने वाली विधियों में से एक है। यह विधि ठोस चरण, तरल चरण या गैस चरण कार्बनकरण के माध्यम से सामग्रियों की सतह पर अमोर्फस कार्बन की एक परत बनाती है, जिससे "कोर-शेल संरचना" का निर्माण होता है। सतह की "शेल संरचना" सक्रिय केंद्र के मात्रा के विस्तार या नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री की संरचनात्मक क्षति को प्रभावी ढंग से रोक और संतुलित कर सकती है, जबकि इलेक्ट्रोलाइट के साथ संगतता बढ़ाती है और इलेक्ट्रोड सामग्री की स्थिरता बनाए रखती है।

लिथियम आयन बैटरी के एनोड सामग्री के रूप में ग्रेफाइट में अभी भी कई समस्याएं हैं, जैसे कि चार्जिंग और डिस्चार्जिंग की प्रक्रिया में, लिथियम आयन एम्बेडमेंट और स्ट्रिपिंग के कारण ग्रेफाइट की लैमेलर छीलने और संरचना का विनाश होता है, ग्रेफाइट और इलेक्ट्रोलाइट संगतता खराब होती है, ग्रेफाइट में लिथियम आयन का रासायनिक प्रसार गुणांक छोटा होता है। इन समस्याओं को हल करने के लिए, ग्रेफाइट को संशोधित करने की आवश्यकता है। संशोधित ग्रेफाइट के एक सामान्य कार्बन स्रोत के रूप में, डामर शोधकर्ताओं द्वारा व्यापक रूप से चिंतित है।

पिच-आधारित एनोड सामग्री के अपने सामग्री संरचना और तैयारी पद्धति में कुछ नवाचार हैं, और इसकी क्षमता और दर प्रदर्शन ग्रेफाइट-आधारित एनोड सामग्रियों की तुलना में बड़ी सफलता हासिल की है, लेकिन चार्ज-डिस्चार्ज वोल्टेज हाइस्टेरिसिस पेज़ की समस्या गंभीर है, ऊर्जा घनत्व कम होता है, और इसका बड़े पैमाने पर उत्पादन करना मुश्किल है; हालांकि, डामर कोटिंग का संशोधन तंत्र अभी भी स्पष्ट नहीं है, और सामग्री के गुणों में सुधार और संशोधित सामग्रियों के गुणों की संगति बनाए रखना अभी भी स्पष्ट नहीं है। तकनीकी सुधार के लिए बड़ा स्थान है।

हालांकि डामर का उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, डामर की संरचना और संघटन जटिल होते हैं क्योंकि डामर कच्चे माल के जटिल स्रोत और प्रसंस्करण तकनीक में भिन्नताएँ होती हैं। उत्पादन प्रक्रिया के दौरान, कच्चे डामर का लंबे स्क्रीनिंग समय के कारण, स्क्रीनिंग प्रक्रिया की अस्थिरता लागत बढ़ने और तैयार उत्पादों की कम संगति का कारण बनती है। इसलिए, लिथियम-आयन बैटरी एनोड सामग्रियों के लिए विशेष डामर का विकास और डामर का तेजी से परीक्षण भी बाद के डामर संशोधित एनोड सामग्रियों का ध्यान केंद्रित है।