Jak przekształcić naturalny grafit w materiał anodowy o czystości 99,99% C?

2026-01-28

Przekształcanie naturalnego grafitu w materiał anodowy o zawartości węgla 99,99% zazwyczaj obejmuje procesy oczyszczania i modyfikacji. Naturalny grafit w swojej surowej postaci często zawiera zanieczyszczenia i cechy, które są nieodpowiednie do bezpośredniego użycia w akumulatorach litowo-jonowych. Poniżej przedstawiono przegląd procesu:

Krok 1: Oczyszczanie grafitu (osiągnięcie zawartości węgla na poziomie 99,99%)

Naturalny grafit zazwyczaj zawiera zanieczyszczenia, takie jak krzemionka (SiO2), aluminium (Al), żelazo (Fe) oraz inne składniki popiołu. Te zanieczyszczenia muszą zostać usunięte, aby osiągnąć pożądaną czystość węgla (99,99%). Do powszechnie stosowanych metod należą:

1. Oczyszczanie chemiczne

   • Kwas fluorkowy (HF) w procesie ługowania:HF jest bardzo skuteczny w usuwaniu krzemionki i innych krzemianów. Często łączy się go z HCl, H2SO4 lub NaOH, aby rozpuścić zanieczyszczenia metalowe.
   • UtlenianieUtleniaj zanieczyszczenia za pomocą środków takich jak gaz chlorowy, kwas azotowy lub kwas siarkowy w kontrolowanych warunkach.
   • Termiczne Leczenie ChemicznePodgrzej grafit w obecności reagentów chemicznych (np. alkalicznych topników, takich jak węglan sodu), aby przekształcić zanieczyszczenia w rozpuszczalne związki.

2. Oczyszczanie termalne

   • Grafit jest podgrzewany w piecach w bardzo wysokich temperaturach (do 2500–3000°C) w atmosferze gazu obojętnego lub próżni, aby subladować zanieczyszczenia.
   • Niekorzystne zanieczyszczenia, takie jak tlenki metali i krzemiany, odparowują w tych temperaturach.

Krok 2: Modyfikacja dla wydajności anody

Gdy grafit osiągnie pożądany poziom czystości, jego właściwości fizyczne i elektrochemiczne muszą być dostosowane do wykorzystania jako materiał anodowy w ogniwach bateryjnych Li-ion.

1. Optymalizacja Rozmiaru Cząstek:

   • Zmiel węgiel graficzny, aby uzyskać rozmiar cząstek odpowiedni do zastosowań w akumulatorach (zazwyczaj 10–30 μm).
   • Mikronizacja zapewnia jednolitą dystrybucję i optymalizację powierzchni dla reakcji elektrochemicznych.

2. Sferonizacja:

   • Naturalne płatki grafitu są formowane w kule, aby poprawić gęstość pakowania i zredukować puste przestrzenie w anodzie.
   • Sferonizacja wykorzystuje mechaniczne uderzenie i systemy klasyfikacji do przekształcania cząstek.

3. Powłoka:

   • Pokryj kuliste cząstki warstwą węgla (np. węgla piroletycznego), aby zwiększyć przewodność i stabilność podczas cykli.
   • Ten proces obejmuje depozycję pary chemicznej (CVD) lub wprowadzenie prekursora węgla (np. smoły lub żywicy), a następnie obróbkę cieplną.

4. Modyfikacja powierzchni:

   • Przygotuj powierzchnię grafitu, aby poprawić kompatybilność z elektrolitami i zredukować reakcje boczne.
   • Techniki obejmują trawienie kwasem lub pokrywanie dodatkami w celu poprawy formowania warstwy pasywacyjnej.

5. Pieczenie termiczne:

   • Obróbka cieplna jest przeprowadzana w celu dostosowania stopnia grafityzacji i krystaliczności.
   • Zwiększa przewodność i stabilność mechaniczną.

Krok 3: Kontrola Jakości i Ostateczna Obróbka

Test dla krytycznych parametrów wydajności anody:

• Czystość99,99% węgla (za pomocą fluorescencji rentgenowskiej, ICP-OES, analizy termograwimetrycznej).
• Właściwości elektrochemicznePojemność odwracalna, wydajność ładowania/rozładowania, stabilność cyklu.
• Rozkład wielkości cząsteki sferyczność.

Po walidacji materiały są łączone w elektrody (przy użyciu spoiw, rozpuszczalników i kolektorów prądu) do integracji w bateriach.

UwagaOczyszczanie chemiczne, szczególnie z udziałem HF, wymaga ostrożnego postępowania ze względu na jego toksyczność i wpływ na środowisko. Alternatywnie, rozwijane są zaawansowane procesy przyjazne dla środowiska, takie jak flotacja i bioprzetwarzanie. Zawsze należy zapewnić zgodność z przepisami bezpieczeństwa i ochrony środowiska dla operacji na skalę przemysłową.

Firma Prominer (Szanghaj) Mining Technology Co., Ltd. specjalizuje się w dostarczaniu kompleksowych rozwiązań w zakresie przeróbki minerałów i zaawansowanych materiałów na całym świecie. Nasze główne obszary działania obejmują: przeróbka złota, wzbogacanie rud litu, minerały przemysłowe. Specjalizujemy się w produkcji materiałów anodowych i przeróbce grafitu.

Produkty obejmują: mielenie i klasyfikację, separację i odwadnianie, rafinację złota, przetwarzanie węgla/grafitu oraz systemyługowania.

Oferujemy kompleksowe usługi, w tym projektowanie inżynierskie, produkcję urządzeń, instalację oraz wsparcie operacyjne, wspierane przez konsultacje ekspertów 24/7.

Nasz adres strony internetowej:https://www.prominetech.com/
Naszy adres e-mail:[email protected]
Nasza sprzedaż:+8613918045927(Richard),+8617887940518(Jessica),+8613402000314(Bruno)