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.

Surface coating is one of the most commonly used methods to modify anode materials in industry at present. This method forms a layer of amorphous carbon on the surface of materials by solid phase, liquid phase or gas phase carbonization to build a “core-shell structure”.The “shell structure” of the surface can effectively restrain and buffer the volume expansion or structural damage of the active center of the negative electrode material, while increasing the compatibility with the electrolyte and maintaining the stability of the electrode material

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.