Anodenmaterial ist ein Kernbestandteil von Lithium-Ionen-Batterien. Es bestimmt die Ladeleistung von Lithium-Ionen-Batterien. Es beeinflusst auch die anfängliche Lade-/Entladeeffizienz und die Zyklenstabilität. Naturgraphitanoden werden aus natürlichem Flockengraphit hergestellt. Der Prozess umfasst Zerkleinern, Sphäroidisieren, Klassifizieren, Reinigung und Oberflächenmodifizierung. Sie sind kostengünstig, reichlich vorhanden, sicher und ungiftig. Sie bieten zudem eine gute elektrische Leitfähigkeit. Kugelgraphit zeichnet sich unter anderem durch gute Leitfähigkeit, hohe Kristallinität und niedrige Kosten aus. Er zeichnet sich außerdem durch niedriges und flaches Lade- und Entladepotential, lange Lebensdauer und Umweltschutz aus. Er hat sich zunehmend als Ersatz für negative Elektrodenmaterialien in der Lithium-Ionen-Batterieproduktion etabliert. Verständnis der Schlüsselfaktoren, die die Partikelmorphologie während der kugelförmige Graphitpräparation ist für die Optimierung des Herstellungsprozesses und die Gewinnung von hochwertigem Kugelgraphit von entscheidender Bedeutung.
Warum Kugelgraphit verwenden?
Natürlicher Graphit weist eine gute Leitfähigkeit, eine hohe Kristallinität und eine gute Schichtstruktur auf. Er ist derzeit das am häufigsten verwendete negative Elektrodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien. Graphit-Negativelektroden bestehen im Allgemeinen aus natürlichem Flockengraphit, weisen jedoch folgende Nachteile auf:
- Flockengraphitpulver hat eine große spezifische Oberfläche, die einen großen Einfluss auf die anfängliche Lade- und Entladeeffizienz der negativen Elektrode hat.
- Die geschichtete Struktur des Graphits ermöglicht, dass Li⁺ nur vom Rand her eindringt und nach innen diffundiert.
Aufgrund der Anisotropie von Flockengraphit ist die Li⁺-Diffusion langwierig und ungleichmäßig, was zu einer geringeren Kapazität führt. - Der geringe Abstand zwischen den Graphitschichten erhöht den Diffusionswiderstand von Li⁺ und führt zu einer schlechten Ladeleistung. Beim Schnellladen neigt Li⁺ dazu, sich auf der Oberfläche abzulagern, Dendriten zu bilden und Sicherheitsrisiken zu bergen.
Um diese Probleme zu lösen, muss Graphit modifiziert werden, um die Anodenleistung zu optimieren. Eine wichtige Methode ist die Sphärisierung. Sphärischer Naturgraphit hat eine geringere Oberfläche und eine höhere Schüttdichte. Dies führt zu einer höheren anfänglichen Coulomb-Effizienz, einer höheren reversiblen Kapazität und einer verbesserten Zyklenstabilität.
So erhalten Sie sphärischen Graphit
Sphärischer Graphit wird typischerweise aus hochwertigem, kohlenstoffreichem Naturflockengraphit hergestellt. Fortschrittliche Verarbeitungstechniken verändern die Oberfläche, um elliptischen, kugelähnlichen Graphit mit unterschiedlicher Feinheit zu erzeugen.
Sphärischer Graphit wird durch mechanisches Mahlen von natürlichem Flockengraphit in einer Wabenmühle auf geeignete Partikelgrößen hergestellt. Anschließend rundet der Luftstrom der Mühle die Kanten ab, sodass elliptische oder nahezu kugelförmige Formen entstehen. Ein Klassierer trennt die kugelförmigen Partikel von den beim Runden abgelösten feinen Pulvern und erzeugt so normalverteilten sphärischen Graphit.
In addition to natural flake graphite, researchers have developed artificial spherical graphite. For example, graphite electrode cutting waste—after clean processing—is used as raw material. A novel wet-phase pressurized coating–granulation method, combined with box furnace carbonization, enables low-cost, high-quality, eco-friendly production. This process yields artificial spherical graphite anodes with a core–shell structure.
Abschluss
In summary, the preparation of spherical graphite with desirable particle morphology is a complex process influenced by multiple factors. The characteristics of the graphite raw material, including its crystal structure and purity, lay the foundation for the final particle shape. The preparation process parameters, such as grinding method, time, and intensity, heat treatment temperature, heating rate, holding time, and chemical treatment with oxidizing agents and surfactants, all interact to determine the morphology of the spherical graphite particles. By carefully controlling these key factors, it is possible to optimize the preparation process and produce high – quality spherical graphite with the desired particle morphology for various applications, particularly in the rapidly developing field of lithium – ion batteries.
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