Застосування асфальту в анодних матеріалах

2025-03-26

Графіт, який використовується як комерційний анодний матеріал, все більше не може задовольнити зростаючий попит на анодні матеріали з високою ємністю через свою обмежену теоретичну ємність. Якщо смолу використовувати як вуглецевий попередник для анода літій-іонних батарей, це не лише дозволяє реалізувати високоцінне використання смоли, але й надає нові методи та дослідження для покращення електрохімічних характеристик анодних матеріалів.

Li P та ін. використовували наномагнієвий оксид як шаблон, а нафталінову смолу як вуглецеве джерело. Після ультразвукової дисперсії в рідкій фазі їх обробляли при високій температурі 800 °C протягом 1 години під захистом азоту, а шаблон видаляли шляхом вимочування для підготовки ультратонких порожнистих структур з унікальною порожнистою структурою. Пориста вуглецева оболонка (PACS). Завдяки ультратонким ламелям і ієрархічно пористій структурі PACS забезпечує більше активних сайтів для транспорту іонів, з 334 мАг-1 після 1000 циклів при щільності струму 1 Аг-1, оборотна ємність і 90% утримання ємності.

Під час підготовки перехресне з'єднання стимулюється введенням кисню в повітрі, що запобігає злиттю асфальту з низькою температурою м'якшення в емульсії і не вимагає подальшої обробки для стабілізації його сферичної морфології. Коли його використовують як матеріал негативного електрода для літій-іонних батарей, грами ємностей PCB становлять 373,6 мАг-1 і 125,8 мАг-1 при щільностях струму 0,05 Аг-1 і 5 Аг-1 відповідно. Ємності становлять 316,1 мАгсм-3 і 106,4 мАгсм-3 відповідно.

Вуглецевий матеріал на основі асфальту може використовуватися як негативний електрод для підвищення вартості асфальту, але через складний склад асфальту ємність самого асфальтового матеріалу не є високою, якщо його безпосередньо використовувати як негативний матеріал, потрібно проводити проектування мікроструктури, і важко здійснити масове виробництво, а вартість занадто висока. Тому асфальт зазвичай використовується як модифікований матеріал у виробничому процесі для досягнення високоцінного використання асфальту.

Покриття поверхні є одним з найпоширеніших методів модифікації анодних матеріалів в промисловості на сьогодні. Цей метод формує шар аморфного вуглецю на поверхні матеріалів шляхом карбонізації в твердому, рідкому або газоподібному стані для створення "структури ядро-оболонка". "Оболонкова структура" поверхні може ефективно стримувати та гасити об'ємне розширення або структурні пошкодження активного центру негативного електрода, одночасно підвищуючи сумісність з електролітом і підтримуючи стабільність матеріалу електрода.

Графіт як анодний матеріал літій-іонних акумуляторів все ще має багато проблем, таких як у процесі заряджання та розряджання, вбудовування та зняття літій-іонів призводять до ламелярного відшарування та руйнування структури графіту, сумісність графіту та електроліту є поганою, а хімічний дифузійний коефіцієнт літій-іонів у графіті є малим. Для вирішення цих проблем графіт потрібно модифікувати. Як звичайне джерело вуглецю для модифікованого графіту, асфальт викликав широкий інтерес у дослідників.

Матеріал анода на основіPitch має деякі інновації в своїй матеріальній структурі та методі підготовки, а ємність і швидкісні характеристики зробили великі прориви в порівнянні з анодними матеріалами на основі графіту, але явище гістерезису напруги заряд-розряд є серйозним, енергетична щільність зменшена, і його важко масово виробляти; Однак механізм модифікації покриття асфальтом все ще неясний, і подальше покращення властивостей матеріалу та підтримка однорідності властивостей модифікованих матеріалів все ще неясні. Існує більший простір для технічного вдосконалення.

Хоча асфальт широко використовується в промисловості, його склад і структура є складними через різноманітні джерела асфальтових сировин та відмінності в технології обробки. Під час виробничого процесу, через тривалий час просіювання сировинного асфальту, нестабільність процесу просіювання призводить до збільшення витрат і низької однорідності готової продукції. Тому розробка спеціального асфальту для анодних матеріалів літій-іонних батарей та швидке виявлення асфальту також є основними напрямками подальших модифікованих анодних матеріалів з асфальту.