خصائص وطرق تصنيع مواد الأنود الكربوني الصلب

يُسهم التوسع السريع في صناعة الطاقة الجديدة في زيادة الطلب على مواد الأنود عالية الأداء. وباعتبارها مادةً أساسية، يتزايد حجم إنتاج الكربون الصلب ومتطلبات جودته تبعًا لذلك. وتُعدّ معدات المعالجة الفعّالة والدقيقة جوهر تلبية هذه المتطلبات. تستكشف هذه المقالة تصنيع الكربون الصلب والدور الحاسم الذي يلعبه. الطحن النفاث تكنولوجيا.

الكربون الصلب يشير إلى نوع من الكربون المُحلل حراريًا. يُحصل عليه من التحلل الحراري للبوليمرات والمنتجات البتروكيماوية والكتلة الحيوية، وغيرها، ويُصنف ككربون غير قابل للتحويل إلى جرافيت. ويرجع ذلك إلى احتواء المادة الأولية على العديد من الذرات غير المتجانسة مثل الهيدروجين (H2O) والأكسجين (O2) والنيتروجين (N)، مما يعيق تكوين المجالات البلورية أثناء المعالجة الحرارية. ويصعّب هذا من عملية التحويل إلى جرافيت حتى في درجات حرارة عالية تزيد عن 2500 درجة مئوية.

اعتمادًا على درجة حرارة كربنة التحلل الحراري، يمكن تقسيم مواد الكربون الصلبة إلى نوعين: كربون تحلل حراري عالي الحرارة (بين 1000 و1400 درجة مئوية) وكربون تحلل حراري منخفض الحرارة (بين 500 و1000 درجة مئوية). بناءً على مصدر الكربون، يمكن تصنيفها إلى كربون راتنجي (مثل راتنج الفينولي، راتنج الإيبوكسي، راتنج كحول البولي فورفوريل، إلخ)، وكربون بوليمر عضوي (مثل PVA، وPVC، وPVDF، وPAN، إلخ)، وكربون أسود (مثل أسود الأسيتيلين المُنتَج بطريقة الترسيب الكيميائي للبخار)، وكربون الكتلة الحيوية (مثل بقايا النباتات والأصداف، إلخ)، وغيرها.

ال طاحونة نفاثة صُممت مساحيق Epic Powder لتحقيق كفاءة عالية وتقليل التلوث. باستخدام مساحيقنا، يُمكنك تحويل الكربون الصلب إلى مسحوق ناعم يتراوح سُمكه بين 1 و50 ميكرون. هذا يجعلها مثالية لصناعة الإلكترونيات، وخاصةً في المعاجين الموصلة وإضافات الكربون المتقدمة.

يُسهّل الكربون الصلب تداخل الليثيوم دون التسبب في تمدد هيكلي كبير، ويُظهر أداءً جيدًا لدورة الشحن والتفريغ. يُصنع الكربون الصلب المستخدم كمواد أنود في بطاريات أيونات الليثيوم بشكل أساسي من مواد أولية. تشمل هذه المواد الأولية مواد قائمة على القار، ومواد قائمة على الكتلة الحيوية، ومواد قائمة على الراتنج، وغيرها.

تشمل المواد الأولية المستخدمة في تصنيع الكربون الصلب الأسفلت والكتلة الحيوية والسكر والراتنج الفينولي والبوليمرات العضوية وما إلى ذلك. تظهر مواد الكربون الصلب المنتجة من مواد مختلفة منحنيات شحن وتفريغ مماثلة.

① تصنيع الكربون الصلب من القطران

تُعد المواد الأولية القائمة على القار ممتازة لتحضير الكربون الصلب نظرًا لارتفاع معدل بقايا الكربون فيها، وتنوع مصادر المواد الخام، وانخفاض تكلفتها. ومع ذلك، يتطلب تصنيع الكربون الصلب من القار معالجة مسبقة لأن القار يميل إلى الجرافيت ويشكل بسهولة هياكل شبيهة بالجرافيت أثناء الكربنة. تتضمن المعالجة المسبقة للقار عادةً استخدام عوامل ربط متقاطعة لربط القار، وتعديل بنيته الدقيقة، وإعاقة نمو بلورات الجرافيت أثناء الكربنة بالتحلل الحراري، وإجراء الكربنة في الطور الصلب للحصول على مواد كربونية صلبة. ومن طرق تصنيع القار الأخرى الأكسدة المسبقة. تستخدم هذه الطريقة عوامل مؤكسدة لأكسدة القار مسبقًا، مما ينتج عنه قار مؤكسد مسبقًا بمحتوى أكسجين محدد. ونظرًا لوجود ذرات غير متجانسة من الأكسجين، فإن القار يكافح لتكوين بنية منظمة أثناء التحلل الحراري والكربنة. وينتج عن ذلك مواد كربونية صلبة ذات بنية دقيقة غير منظمة نسبيًا.

② تصنيع الكربون الصلب من الكتلة الحيوية

تتميز الكتلة الحيوية بتنوع مصادرها، وهي صديقة للبيئة، وصديقة للبيئة، وتحتوي على ذرات غير متجانسة وفيرة وبنى مجهرية فريدة، مما يجعلها مناسبة كمصدر أولي لتصنيع الكربون الصلب. وقد استخدم بعض الباحثين قشر الجريب فروت كمصدر للكربون لتحضير مواد الكربون الصلب. وتعتقد دراساتهم أن الأداء الممتاز لتداخل الليثيوم في العينات المُحضرة يرتبط ارتباطًا وثيقًا ببنية المسام الفريدة للمادة. تساعد هذه البنية المادة على التلامس الكامل مع الإلكتروليت، وتوفر قنوات لنقل الليثيوم داخل المادة، بالإضافة إلى المزيد من مواقع تداخل الليثيوم.

③ تصنيع الكربون الصلب من البوليمرات العضوية

بالمقارنة مع الكتلة الحيوية، يُعدّ التركيب الجزيئي للبوليمرات العضوية بسيطًا نسبيًا وقابلًا للتحكم. ويمكن تصميم هياكل جزيئية مناسبة حسب الحاجة، مما يجعلها مواد أولية متميزة لتصنيع الكربون الصلب. وقد استخدم بعض الباحثين راتنج الفينول كمواد أولية للكربون، وحصلوا على مواد كربونية صلبة قائمة على الراتنج من خلال التحلل الحراري والكربنة، واستخدموها كمواد أنود لبطاريات أيونات الليثيوم ومواد أقطاب كهربائية للمكثفات الفائقة. تصل سعة بطارية أيونات الليثيوم إلى 526 مللي أمبير/ساعة، ويمكن أن تصل كفاءتها الكولومبية الأولية إلى 80%.

ما سبق هو مقدمة لخصائص الكربون الصلب وطرق تصنيعه. يتميز الكربون الصلب ببنية دقيقة المسام غنية وبنية طبقية ذات تباعد بين طبقات أكبر من الجرافيت. يُمكّن هذا الكربون من إزالة أيونات الليثيوم بسرعة، ويُظهر أداءً ممتازًا في معدل الشحن. تتميز بعض مواد الكربون الصلب بأداء تخزين ليثيوم أعلى من مواد أنود الجرافيت التقليدية. وبالتالي، يُعتبر الكربون الصلب أيضًا مادة أنود واعدة. ومن المعتقد أنه مع التقدم التكنولوجي والبحوث المتعمقة، سيكتسب استخدام مواد الكربون الصلب في أنودات بطاريات الليثيوم مكانة فريدة.

في شركة Epic Powder، نتخصص في حلول تصنيع مسحوق الكربون المُصممة خصيصًا. تُمكّن أنظمتنا المتكاملة من تحويل مُركّب الكربون الصلب الخام إلى مساحيق نهائية بجسيمات قابلة للتخصيص (D97 3-45 ميكرومتر). وهذا يُمكّن من استخدامها في طيف واسع من الصناعات، بما في ذلك صناعة الطيران (المركبات)، والمعادن (أجهزة إعادة الكربنة)، والإلكترونيات الاستهلاكية.

مسحوق ملحمي

مع تزايد الطلب على مواد الأنود، شهد حجم إنتاج الكربون الصلب وجودته تحسنًا ملحوظًا. الطحن النفاث من آلات مسحوق ملحمة قادرون على إنتاج كربون صلب فائق النعومة وعالي النقاء لتلبية احتياجاتكم الإنتاجية. تواصلوا معنا للحصول على حل مخصص.