Per satisfer les demandes de les bateries de liti-ió d'alt rendiment de nova generació, el coc de petroli grafititzat requereix millores en el rendiment de la velocitat, l'estabilitat del cicle, el rendiment a baixa temperatura, la resistència estructural, l'eficiència inicial i la rendibilitat pel que fa als processos de producció. L'anàlisi específica és la següent:
I. Millora del rendiment de la velocitat i l'estabilitat del cicle
Problema: Durant els processos de càrrega i descàrrega, la inserció i extracció d'ions de liti en coc de petroli grafititzat pot causar expansió i contracció de les capes de grafit. Durant cicles a llarg termini, això pot provocar danys estructurals, cosa que afecta l'estabilitat del cicle. Indicacions de millora:
- Reorganització de l'estructura de les partícules: seleccioneu precursors de coc d'agulla adequats i utilitzeu materials fàcilment grafititzables com la brea com a fonts de carboni per a aglutinants. Tractant aquests materials en un forn rotatori, es poden unir diverses partícules de coc d'agulla per formar partícules secundàries amb mides de partícula adequades, seguides de grafitització. Aquest enfocament redueix eficaçment l'índex d'orientació cristal·lítica del material (valor OI) i millora la via de difusió dels ions de liti, millorant així el rendiment de la velocitat.
- Modificació del recobriment superficial: recobrir coc de petroli grafititzat amb materials com ara carboni amorf, òxids metàl·lics o polímers per construir partícules amb estructura de "nucli-escorça". La capa de recobriment pot aïllar el contacte directe amb l'electròlit, reduir els llocs superficialment actius, disminuir la superfície específica i, alhora, millorar les capacitats d'inserció i difusió dels ions de liti, millorant així l'estabilitat del cicle.
II. Millora del rendiment a baixa temperatura
Problema: En ambients de baixa temperatura, la velocitat de difusió dels ions de liti en el coc de petroli grafititzat disminueix, cosa que provoca una disminució del rendiment de la bateria. Indicacions de millora:
- Dopatge amb carboni tou: La incorporació d'una certa proporció de carboni tou a l'ànode de grafit pot millorar el rendiment de càrrega a baixa temperatura de la bateria. El carboni tou posseeix una estructura amorfa amb un gran espaiament entre capes i una bona compatibilitat amb l'electròlit, cosa que resulta en un excel·lent rendiment a baixa temperatura. Tanmateix, la relació de dopatge s'ha de controlar acuradament per equilibrar el rendiment a baixa temperatura i la vida útil del cicle.
- Optimització de la formulació d'electròlits: optimitzeu la formulació d'electròlits afegint nous additius o alterant la composició del dissolvent per reduir la viscositat de l'electròlit a baixes temperatures i millorar la velocitat de difusió dels ions de liti.
III. Millora de la resistència i l'estabilitat estructurals
Problema: Els materials de carboni altament grafititzats, tot i posseir plataformes de càrrega-descàrrega d'alta capacitat i estables, poden presentar un rendiment de cicle deficient i un rendiment a baixa temperatura. Indicacions de millora:
- Control del grau de grafitització: Durant el procés de grafitització, s'ha de controlar el grau de grafitització per retenir algunes estructures amorfes entre els microcristalls, mantenint així un cert nivell de resistència estructural.
- Introducció de nanoestructures: Mitjançant la construcció de nanoestructures o estructures poroses, es pot augmentar el nombre de canals d'inserció i extracció per a ions de liti, millorant l'estabilitat estructural del material.
IV. Millora de l'eficiència inicial i reducció de costos
Problema: Com a material d'ànode, el coc de petroli grafititzat pot presentar una baixa eficiència inicial i uns costos de producció elevats. Indicacions de millora:
- Tractament d'oxidació superficial: tractar el coc de petroli grafititzat amb una solució d'agent oxidant fort per oxidar i passivar els potencials tensioactius i els grups funcionals reductors, millorant així l'eficiència inicial.
- Optimització dels processos de producció: Millorar els processos de producció com la calcinació i la grafitització per reduir els costos de producció i millorar l'eficiència de la producció.
Data de publicació: 16 d'octubre de 2025