Usanifu wa nyenzo za anodi na mchakato wa uzalishaji

2025-03-26

Nyenzo za anodi zinagawanywa katika makundi mawili: nyenzo za kaboni na nyenzo zisizo za kaboni. Kaboni inarejelea mifumo ya msingi wa kaboni, kana kwamba inajumuisha microspheres za mesokaboni, grafiti bandia, grafiti ya asili na kaboni ngumu. Hivi sasa, nyenzo za kaboni zinazotumika kwa wingi ni nyenzo za anodi za grafiti, ambapo grafiti bandia na grafiti ya asili zina matumizi makubwa ya viwandani. Nyenzo zisizo za kaboni zinajumuisha nyenzo za msingi wa silicon, nyenzo za msingi wa bati, lithiamu titanate, n.k. Miongoni mwao, nyenzo za anodi za msingi wa silicon ndio vitu vya utafiti wa wazalishaji wakuu wa nyenzo za anodi kwa sasa, na ni moja ya nyenzo mpya za anodi zinazoweza kutumika kwa kiwango kikubwa katika siku zijazo.

Mchakato wa grafiti ya asili

Nyenzo za anodi za grafiti ya asili ni grafiti ya flake ya asili kama malighafi, baada ya kusaga, kupanga, kugandisha, usafishaji, matibabu ya uso na michakato mingine yaliyoandaliwa kutoka kwa nyenzo za katodi.

Mchakato wa maandalizi ya nyenzo za anodi za grafiti bandia

Mchakato wa utengenezaji wa grafiti bandia unaweza kugawanywa katika hatua nne, taratibu ndogo zaidi ya kumi, ugumu na grafithikation ni muhimu. Mchakato wa uzalishaji wa nyenzo za anodi za grafiti bandia unaweza kugawanywa katika hatua nne: 1) utekelezaji wa awali 2) ugumu 3) grafithikation 4) kusaga kwa mpira na kusafisha. Miongoni mwa hatua hizo nne, kusaga na kusafisha ni rahisi, na ugumu na grafithikation ni viungo viwili vinavyoakisi kigezo cha kiufundi na kiwango cha uzalishaji wa tasnia ya anodi.

Kuhusu mchakato wa uzalishaji, kwanza, moja au zaidi ya kaboni ya coke na chembe za conductive, tube za kaboni, kaboni mweusi, na kaboni ya asetilini huwekwa pamoja, kisha nyenzo iliyochanganywa na kaboni huzungushwa na kufunikwa mara moja, na chembe zilizotayarishwa hupata grafiti. Nyenzo za grafiti na nyenzo za resin kwa ajili ya kufunika kwa pili; Matibabu ya uso kwa kutumia solvent, centrifugation, kutengana na mbinu nyingine ili kutenga chembe ngumu kutoka kwa solvent, na kisha kukaribia, chembe za 5-20um, ili kupata nyenzo za anod ya kaboni yenye kiwango cha juu. Katika mbinu hii, kwa kuchanganya na kutengeneza chembe, chembe hizo zinapatikana mara mbili ili kujaza ganda la ndani la nyenzo, ili kuhakikisha kuwa muundo wa ndani wa nyenzo ni thabiti, hivyo nyenzo ya anod ya kaboni ina faida za utendaji wa kiwango cha juu, shinikizo kubwa la kubana, uwezo maalum wa juu, na kadhalika.

（1）kuandaa

Nyenzo ya msingi ya grafiti (coke ya sindano au coke ya petroli) inachanganywa na binder kwa uharibifu wa hewa (kuvunja). Kulingana na bidhaa tofauti, nyenzo za msingi za grafiti na adhesive (grafitization) kwa uwiano tofauti, uwiano wa mchanganyiko ni 100 :(5~20), nyenzo hupitia mashine ya kulisha hewa ya vacuum kuingia kwenye hopper, na kisha hopper inapeleka kwenye mill ya hewa kwa uhisabati wa hewa, kuponda 5~10mm kipenyo cha nyenzo za msingi na za ziada hadi 5-10 microns. Baada ya kuponda hewa, mkusanyiko wa vumbi la cyclone unatumika kukusanya nyenzo zenye saizi ya chembe zinazohitajika, kiwango cha ukusanyaji wa vumbi ni takriban 80%, gesi ya mkia inachujwa na chujio cha msingi na kutolewa, ufanisi wa kuondoa vumbi ni zaidi ya 99%. Nyenzo ya kipande cha chujio ni kitamba cha kuchuja chenye matundu yasiyozidi 0.2 micron, ambacho kinaweza kukatika vumbi lote lililo juu ya 0.2 micron. Mfumo wa kudhibiti mashabiki uko katika hali ya shinikizo hasi.

Tofauti: mashine ya kuandaa hutengwa katika kinu cha mitambo na kinu cha jet, sasa mtindo kuu ni kinu cha jet. Kuna aina zaidi za viambatanisho, kama vile asfalt ya petroli, asfalt ya makaa, resin ya phenolic au resin ya epoxy.

（2）Ugandaji/ugandaji wa pili

Ugandaji ni hatua muhimu katika uhandisi wa grafiti ya bandia. Ugandaji umegawanywa katika mchakato wa pyrolysis na mchakato wa kuponda mipira.

Mchakato wa pyrolysis: nyenzo ya kati 1 inawekwa ndani ya reactor ya majibu na inapashwa moto kulingana na mwelekeo fulani wa joto katika anga ya gesi isiyo na miongoni na chini ya shinikizo fulani. Inachochewa kwa nyuzi 200-300 kwa saa 1-3 kisha inapashwa moto hadi nyuzi 400-500 ili kupata nyenzo zenye saizi ya chembe ya 10-20mm. Nyenzo hupozwa na kutolewa, yaani nyenzo ya kati 2. Kinu cha mipira na ugawaji wa chati: lishe ya hewa ya vacuum, kupeleka nyenzo ya kati 2 katika kinu cha mipira kwa kusagwa kwa mipira ya mitambo, kusaga nyenzo za 10~20mm hadi saizi ya chembe za 6~10 microns, na kuchuja ili kupata nyenzo ya kati 3. Nyenzo kwenye skrini inarudishwa nyuma kwenye kinu cha mipira kwa kusagwa kwa mipira.

Ukubwa, usambazaji na umbo la chembe za grafiti yanaathiri mali nyingi za nyenzo za anod. Kwa ujumla, kadri ukubwa wa chembe unavyokuwa mdogo, ndivyo utendaji wa kiwango ni bora na maisha ya mzunguko ni bora, lakini ufanisi wa kwanza na wiani wa kubana (ambao unaathiri wiani wa nguvu wa ujazo na uwezo maalum) ni mbaya, na kinyume chake. Usambazaji wa ukubwa wa chembe unaofaa (kuchanganya chembe kubwa na ndogo, mchakato wa baadaye) unaweza kuboresha uwezo maalum wa anode hasi. Umbo la chembe pia lina ushawishi mkubwa kwenye utendaji wa kiwango na wa joto la chini.

Granulation ya sekondari: chembe ndogo zina eneo kubwa la uso maalum, njia nyingi na njia fupi za mhamalasishaji wa ion za lithiamu, utendaji mzuri wa kiwango, na chembe kubwa zina msongamano wa juu wa kufunga na uwezo mkubwa. Jinsi ya kuzingatia faida za chembe kubwa na ndogo, na kupata uwezo mkubwa na kiwango cha juu kwa wakati mmoja? Jibu ni kutumia granulation ya sekondari. Kwa kutumia nyenzo ya msingi kama vile coke ya petroli ya chembe ndogo na needle coke, kwa kuongeza vifaa vya mipako na viambatisho, chini ya hali ya kutetereka kwa joto la juu, kwa kudhibiti uwiano wa nyenzo, mwelekeo wa kuongezeka kwa joto na kasi ya kutetereka, nyenzo ya msingi ya chembe ndogo inaweza kufanywa kuwa granulated mara mbili, na bidhaa yenye saizi kubwa zaidi inaweza kupatikana. Ikilinganishwa na bidhaa za saizi sawa ya chembe, granulation ya sekondari inaweza kuboresha kwa ufanisi utendaji wa uhifadhi wa kioevu wa nyenzo na kupunguza koeffisienti ya upanuzi wa nyenzo (kuna mashimo yaliyovukizwa kati ya chembe ndogo na chembe ndogo), kupunguza njia ya kuenea ya ion za lithiamu, kuboresha utendaji wa kiwango, lakini pia kuboresha utendaji wa joto la juu na la chini na utendaji wa mzunguko wa nyenzo.

Tofauti: Mchakato wa granulation wa sekondari una vizuizi vya juu, aina nyingi za vifaa vya kufunika na viambato vya ziada, na unakabiliwa na matatizo kama vile kufunika kwa usawa au kuondolewa kwa kufunika, au athari mbaya ya kufunika, nk. Ni mchakato muhimu kwa grafiti ya kisasa ya daraja la juu.

（3）grafitization
Grafitization ni mabadiliko ya mpangilio ya atomi za kaboni ambazo haziko katika usawa wa thermodynamic kutoka kwa muundo wa tabaka ulio na machafuko hadi muundo wa kristali wa grafiti kwa kuamsha kwa joto. Kwa hivyo, matibabu ya joto la juu (HTT) yanatumiwa katika mchakato wa grafitization kutoa nishati kwa kupanga tena atomi na mabadiliko ya muundo. Ili kuboresha kiwango cha grafitization cha vifaa vya kaboni vinavyostahimili joto, viambato vinaweza pia kuongezwa.

Ili kupata athari bora ya grafitization, mambo matatu yanahitaji kufanyika: 1. Kupata mbinu ya kupakia vifaa vya upinzani na vifaa ndani ya tanuru (kupakia kwa usawa, kupakia kwa wima, kuhamasisha na upakiaji mchanganyiko, nk.), na wanaweza kurekebisha umbali kati ya vifaa kulingana na utendaji tofauti wa vifaa vya upinzani; 2.2, kulingana na uwezo tofauti na spesifikesheni za bidhaa za tanuru ya grafitization, inatumika nguvu tofauti ya curve kudhibiti kiwango cha kuongezeka na kushuka katika mchakato wa grafitization; 3, katika mazingira maalum, katika viambato kuongezwa viambato, kuboresha kiwango cha grafitization, yaani, “grafitization ya katalitiki”.

Tofauti: Ubora tofauti wa grafiti ya bandia una viwango tofauti vya joto na baridi, muda wa kushikilia, viambato, nk. Inatarajiwa kwamba aina za tanuru za grafitization zinazotumika ni tofauti, ambazo zinapelekea tofauti kubwa katika utendaji na gharama. Grafitization iliyotenganishwa kutoka kwa michakato ya mbele na nyuma, hasa mchakato wa kupasha moto na baridi, kwa msingi inategemea programu, lakini muda wa grafitization ni mrefu na uwekezaji wa vifaa ni mkubwa, hivyo inahitaji usindikaji zaidi uliopelekwa nje, na hakuna hatari ya kulewa kwa teknolojia.
Carbonization iliyopewa coating: Carbonization iliyopewa coating inatumia vifaa vya kaboni vinavyofanana na grafiti kama "core", na inafunika safu ya vifaa vya kaboni ambavyo sio na muundo thabiti kwenye uso wake ili kuunda chembe zinazoonekana kama muundo wa "core-shell". Vyanzo vya vifaa vya kaboni vya kawaida vinavyotumika ni pamoja na vifaa vya kaboni vya pyrolysis vya joto la chini kama vile resin ya phenolic, mkato, na asidi citric. Umbali kati ya tabaka la vifaa vya kaboni inayoonekana ni mkubwa zaidi kuliko wa grafiti, ambayo inaweza kuboresha utendaji wa kutawanya wa ioni za lithiamu ndani yake. Filamu ya SEI, kuboresha athari ya kwanza, muda wa mzunguko, nk.

Tofauti: Watengenezaji tofauti huchagua vianzio tofauti na taratibu tofauti za kupasha moto, hivyo kwamba unene na umaridadi wa safu ya kufunika pia ni tofauti, hivyo gharama na utendaji wa bidhaa pia vitakuwa tofauti.

（4）Kuchuja/doping
Vifaa vya grafiti vinahamishiwa kwenye brashi ya mipira kwa njia ya vacuum, na kisha vinapata mchanganyiko wa kimwili na uhamasishaji wa mipira. Vinachujwa kwa kutumia sieve ya molekuli ya 270, na vifaa chini ya sieve vinaangaliwa, kupimwa, kufungashwa na kuhifadhiwa. Vifaa katika sieve vinakandwa zaidi ili kukidhi mahitaji ya saizi ya chembe na kisha vinachujwa.

Mabadiliko ya doping. Njia ya mabadiliko ya doping ni rahisi zaidi na vipengele vya doping ni tofauti. Hivi sasa, watafiti wanajihusisha kwa kiasi kikubwa na utafiti wa njia hii. Kuongeza vipengele visivyo vya kaboni katika grafiti kunaweza kubadilisha hali ya kielektroniki ya grafiti, hivyo kurahisisha upatikanaji wa elektroni, na kwa hivyo kuongeza zaidi kuingizwa kwa ion za lithiamu. Kwa mfano, ufanisi wa doping wa atomi za fosforasi na boroni kwenye uso wa grafiti na uundaji wa viunganisho vya kemikali navyo husaidia kuunda filamu ya SEI iliyo na wiani, ambayo imeimarisha kwa ufanisi maisha ya mizunguko na utendakazi wa kiwango wa grafiti. Kuongeza vipengele tofauti katika nyenzo za grafiti kuna madhara tofauti ya kuboresha kwenye utendakazi wake wa elektro-kemia. Kati yao, kuongezeka kwa vipengele (Si, Sn) ambavyo pia vina uwezo wa kuhifadhi lithiamu kunaweza kuboresha kwa kiasi kikubwa uwezo maalum wa nyenzo za anodi za grafiti.