Beth yw prif ffocysau gofynion y mynegai ar gyfer golosg petrolewm wedi'i graffiteiddio mewn gwahanol feysydd cymhwysiad (megis anodau batri lithiwm a chatodau ar gyfer alwminiwm)?

Gofynion Mynegai Gwahanol ar gyfer Golosg Petroliwm Graffitedig mewn Dau Faes Cymhwysiad Allweddol: Anodau Batri Lithiwm-ion a Chathodau Alwminiwm

Mae gofynion mynegai golosg petrolewm wedi'i graffiteiddio yn dangos gwahaniaethau sylweddol o ran cyfansoddiad cemegol, strwythur ffisegol, a pherfformiad electrocemegol ar draws anodau batri lithiwm-ion a chatodau alwminiwm. Crynhoir y blaenoriaethau allweddol fel a ganlyn:

I. Anodau Batri Lithiwm-ion: Perfformiad Electrogemegol fel y Craidd, gyda Sefydlogrwydd Strwythurol yn cael ei Ystyried

1. Cynnwys Sylffwr Isel (<0.5%)
   Gall gweddillion sylffwr achosi crebachiad ac ehangu crisialau yn ystod graffiteiddio, gan achosi torri electrod. Yn ogystal, gall sylffwr ryddhau nwyon ar dymheredd uchel, gan niweidio'r ffilm rhyngffas electrolyt solet (SEI) ac arwain at golled capasiti anadferadwy. Er enghraifft, mae GB/T 24533-2019 yn gorchymyn rheolaeth llym ar gynnwys sylffwr ar gyfer graffit a ddefnyddir mewn anodau batri lithiwm-ion.
2. Cynnwys Lludw Isel (≤0.15%)
   Mae amhureddau metelaidd mewn lludw (e.e. sodiwm, haearn) yn cataleiddio dadelfennu electrolytau, gan gyflymu dirywiad batri. Gall amhureddau sodiwm hefyd sbarduno ocsideiddio crwybr anod, gan leihau oes y cylch. Mae angen proses "tri-uchel" (tymheredd uchel, pwysedd uchel, deunyddiau crai purdeb uchel) ar graffit purdeb uchel i leihau cynnwys lludw islaw 0.15%.
3. Crisialedd Uchel a Threfniant Cyfeiriedig
   • Dwysedd Gwir Uchel: Yn adlewyrchu crisialedd graffit; mae dwysedd gwir uwch yn sicrhau sianeli trefnus ar gyfer mewnosod/echdynnu ïonau lithiwm, gan wella perfformiad cyfradd.
   • Cyfernod Ehangu Thermol Isel: Mae golosg nodwydd, gyda'i strwythur ffibrog, yn arddangos cyfernod ehangu thermol 30% yn is na golosg sbwng, gan leihau ehangu cyfaint yn ystod cylchoedd gwefru/rhyddhau (e.e., mae graffit anisotropig yn ehangu ar hyd yr echelin-C, gan achosi chwyddo batri).
4. Maint Gronynnau Cytbwys ac Arwynebedd Penodol
   • Dosbarthiad Maint Gronynnau Eang: Mae paramedrau D10, D50, a D90 wedi'u optimeiddio yn galluogi gronynnau llai i lenwi bylchau rhwng rhai mwy, gan wella dwysedd tap (mae dwysedd tap uwch yn cynyddu llwyth deunydd gweithredol fesul uned gyfaint, er bod lefelau gormodol yn lleihau gwlybaniaeth electrolyt).
   • Arwynebedd Arwyneb Penodol Cymedrol: Mae arwynebedd penodol uchel (>10 m²/g) yn byrhau llwybrau mudo ïonau lithiwm, gan hybu perfformiad cyfradd, ond yn ehangu arwynebedd ffilm SEI, gan ostwng effeithlonrwydd coulombig cychwynnol (ICE).
5. Effeithlonrwydd Coulombig Cychwynnol Uchel (≥92.6%)
   Mae lleihau'r defnydd o lithiwm wrth ffurfio SEI yn ystod y cylch gwefru/rhyddhau cyntaf yn hanfodol ar gyfer cynnal dwysedd ynni uchel. Mae safonau'n gofyn am gapasiti rhyddhau cychwynnol ≥350.0 mAh/g ac ICE ≥92.6%.

II. Cathodau Alwminiwm: Dargludedd a Gwrthiant Sioc Thermol fel Blaenoriaethau Allweddol

1. Rheoli Cynnwys Sylffwr Graddol
   • Golosg Sylffwr Isel (S < 0.8%): Fe'i defnyddir mewn electrodau graffit premiwm i atal chwyddo a chracio nwy a achosir gan sylffwr yn ystod gwneud dur, gan leihau'r defnydd o ddur fesul tunnell (e.e., lleihaodd un fenter y defnydd o anod 12% gan ddefnyddio golosg sylffwr isel).
   • Coc sylffwr canolig (S 2%–4%): Addas ar gyfer anodau electrolysis alwminiwm, gan gydbwyso cost a pherfformiad.
2. Goddefgarwch Uchel i Lludw (gyda Rheolaethau Amhuredd Penodol)
   Rhaid i gynnwys fanadiwm mewn lludw fod yn ≤0.03% er mwyn osgoi dirywiad cyfnodol yn effeithlonrwydd cerrynt electrolysis alwminiwm. Mae angen rheolaeth lem ar amhureddau sodiwm i atal ocsideiddio crwybr yr anod.
3. Grisialedd Uchel a Gwrthiant Sioc Thermol
   Mae golosg nodwydd yn cael ei ffafrio oherwydd ei strwythur ffibrog, sy'n cynnig dwysedd uchel, cryfder, abladiad isel, a gwrthwynebiad sioc thermol rhagorol, gan ei alluogi i wrthsefyll amrywiadau thermol mynych yn ystod electrolysis alwminiwm. Mae cyfernod ehangu thermol isel yn lleihau difrod strwythurol, gan ymestyn oes y catod.
4. Maint Gronynnau a Chryfder Mecanyddol
   • Gronynnau Lwmp a Ffefrir: Yn lleihau cynnwys golosg powdr i atal torri yn ystod cludiant a chalchynnu, gan sicrhau cadernid mecanyddol.
   • Cyfran Uchel o Golosg Calchynedig: Defnyddir 70% o golosg calchynedig mewn anodau electrolysis alwminiwm i wella dargludedd a gwrthsefyll cyrydiad.
5. Dargludedd Trydanol Uchel
   Gall electrodau golosg nodwydd gario ceryntau o 100,000 A, gan gyflawni effeithlonrwydd gwneud dur o 25 munud fesul ffwrnais a dargludedd dair gwaith yn uwch na golosg confensiynol, gan leihau'r defnydd o ynni yn sylweddol.

III. Crynodeb o'r Gwahaniaethau Craidd

IV. Tueddiadau'r Diwydiant

• Anodau Batri Lithiwm-ion: Mae golosg strwythuredig niwclear newydd (gwead rheiddiol) a golosg calchynedig wedi'i addasu â thraw (sy'n gwella oes cylchred anod carbon caled) yn feysydd ymchwil sy'n dod i'r amlwg i optimeiddio dwysedd ynni a pherfformiad cylchred ymhellach.
• Cathodau Alwminiwm: Mae galw cynyddol am electrodau golosg nodwydd ar raddfa fawr 750 mm a golosg sylffwr canolig ar gyfer malu silicon carbid yn gyrru datblygiad deunyddiau tuag at ddargludedd a gwrthiant gwisgo uwch.