Применение асфальта в анодных материалах

2025-03-26

Графит, который используется как коммерческий анодный материал, всё меньше может удовлетворять растущий спрос на анодные материалы с высокой ёмкостью из-за своего ограниченного теоретического объёма. Если пек используется как углеродный предшественник для анода литий-ионного аккумулятора, это может не только реализовать высокодобавленную стоимость использования пека, но и предоставить новые методы и исследования для улучшения электрохимической производительности анодных материалов.

Li P и др. использовали наноокись магния в качестве шаблона и нефтяной пек в качестве углеродного источника. После ультразвукового диспергирования в жидкой фазе они обрабатывались при высокой температуре 800 °C в течение 1 часа под защитой азота, а шаблон удалялся путем кислотной обработки для получения ультратонких полых структур с уникальной полой структурой. Пористая углеродная оболочка (PACS). Благодаря ультратонким ламеллам и иерархически пористой структуре PACS предоставляет больше активных мест для ионного переноса, с 334 мАч г-1 после 1000 циклов при плотности тока 1 А г-1, обратимой ёмкости и 90% удержания ёмкости.

В процессе подготовки сшивка стимулируется вводом кислорода из воздуха, что предотвращает слияние асфальта с низкой температурой размягчения в эмульсии и не требует последущей обработки для стабилизации его сферической морфологии. При использовании в качестве материала для отрицательного электрода литий-ионных аккумуляторов, граммовые ёмкости PCB составляют 373.6 мАч г-1 и 125.8 мАч г-1 при плотностях тока 0.05 А г-1 и 5 А г-1 соответственно. Ёмкости составляют 316.1 мАч см-3 и 106.4 мАч см-3 соответственно.

Углеродный материал на основе асфальта может использоваться как отрицательный электрод для повышения ценности асфальта, но из-за сложного состава асфальта, ёмкость самого асфальтового материала не велика, и если он используется напрямую в качестве отрицательного материала, необходимо провести проектирование микроструктуры, и массовое производство становится сложным, а стоимость слишком высокой. Поэтому асфальт обычно используется в качестве модифицированного материала в процессе производства для достижения высокой добавленной стоимости использования асфальта.

Покрытие поверхности является одним из самых распространенных методов модификации анодных материалов в промышленности на сегодняшний день. Этот метод формирует слой аморфного углерода на поверхности материалов с помощью карбонизации в твердой, жидкой или газообразной фазах, создавая “структуру ядро-оболочка”. “Оболочка” поверхности может эффективно сдерживать и смягчать объёмное расширение или структурное повреждение активного центра отрицательного электрода, одновременно увеличивая совместимость с электролитом и поддерживая стабильность материала электрода.

Графит как анодный материал литий-ионной батареи по-прежнему имеет много проблем, таких как в процессе зарядки и разрядки встраивание и извлечение литий-ионов приводит к слоению и разрушению структуры графита, несовместимость графита и электролита, малый коэффициент химической диффузии литий-ионов в графите. Чтобы решить эти проблемы, графит необходимо модифицировать. В качестве общего источника углерода для модифицированного графита асфальт широко привлекает внимание исследователей.

Материал анода на основеPitch имеет некоторые инновации в своей материальной структуре и методе приготовления, а емкость и быстродействие достигли значительных прорывов по сравнению с анодными материалами на основе графита, однако явление гистерезиса напряжения заряда-разряда является серьезным, энергия плотность снижена, и массовое производство затруднено; Тем не менее, механизм модификации асфальтового покрытия все еще неясен, и дальнейшее улучшение свойств материала и поддержание однородности свойств модифицированных материалов по-прежнему неясно. Существует больший потенциал для технического совершенствования.

Хотя асфальт широко используется в промышленности, состав и структура асфальта сложны из-за сложных источников сырья для асфальта и различий в технологии обработки. В процессе производства, из-за длительного времени экранирования сырого асфальта, нестабильность процесса экранирования приводит к увеличению затрат и низкой однородности готовой продукции. Поэтому разработка специального асфальта для анодных материалов литий-ионных батарей и быстрая детекция асфальта также являются основными направлениями дальнейших модифицированных анодных материалов на основе асфальта.