Untuk memenuhi tuntutan baterai lithium-ion berkinerja tinggi generasi berikutnya, kokas minyak bumi yang digrafitisasi memerlukan peningkatan dalam kinerja laju, stabilitas siklus, kinerja suhu rendah, kekuatan struktural, efisiensi awal, dan efektivitas biaya dalam hal proses produksi. Analisis spesifiknya adalah sebagai berikut:
I. Meningkatkan Kinerja Laju dan Stabilitas Siklus
Masalah: Selama proses pengisian dan pengosongan, penyisipan dan ekstraksi ion litium dalam kokas minyak bumi yang digrafitisasi dapat menyebabkan pemuaian dan penyusutan lapisan grafit. Dalam siklus jangka panjang, hal ini dapat menyebabkan kerusakan struktural, yang memengaruhi stabilitas siklus. Arah Perbaikan:
- Penataan Ulang Struktur Partikel: Pilih prekursor kokas jarum yang sesuai dan gunakan bahan yang mudah digrafitisasi seperti pitch sebagai sumber karbon untuk pengikat. Dengan mengolah bahan-bahan ini dalam tungku putar, beberapa partikel kokas jarum dapat diikat bersama untuk membentuk partikel sekunder dengan ukuran partikel yang sesuai, diikuti dengan grafitisasi. Pendekatan ini secara efektif mengurangi indeks orientasi kristal (nilai OI) material dan meningkatkan jalur difusi untuk ion litium, sehingga meningkatkan kinerja laju.
- Modifikasi Pelapisan Permukaan: Lapisi kokas minyak bumi yang telah digrafitisasi dengan material seperti karbon amorf, oksida logam, atau polimer untuk membangun partikel berstruktur "inti-cangkang". Lapisan pelapis dapat mengisolasi kontak langsung dengan elektrolit, mengurangi situs aktif permukaan, menurunkan luas permukaan spesifik, dan sekaligus meningkatkan kemampuan penyisipan dan difusi ion litium, sehingga meningkatkan stabilitas siklus.
II. Meningkatkan Kinerja Suhu Rendah
Masalah: Dalam lingkungan suhu rendah, laju difusi ion litium dalam kokas minyak bumi yang digrafitisasi menurun, sehingga menyebabkan penurunan kinerja baterai. Arah Perbaikan:
- Doping dengan Karbon Lunak: Menggabungkan proporsi tertentu karbon lunak ke dalam anoda grafit dapat meningkatkan kinerja pengisian daya suhu rendah baterai. Karbon lunak memiliki struktur amorf dengan jarak antar lapisan yang besar dan kompatibilitas yang baik dengan elektrolit, sehingga menghasilkan kinerja suhu rendah yang sangat baik. Namun, rasio doping harus dikontrol dengan cermat untuk menyeimbangkan kinerja suhu rendah dan masa pakai siklus.
- Mengoptimalkan Formulasi Elektrolit: Optimalkan formulasi elektrolit dengan menambahkan aditif baru atau mengubah komposisi pelarut untuk mengurangi viskositas elektrolit pada suhu rendah dan meningkatkan laju difusi ion litium.
III. Meningkatkan Kekuatan dan Stabilitas Struktur
Masalah: Material karbon yang sangat tergrafitisasi, meskipun memiliki kapasitas tinggi dan platform pengisian-pengosongan yang stabil, mungkin menunjukkan kinerja siklus yang buruk dan kinerja suhu rendah. Arah Perbaikan:
- Pengendalian Derajat Grafitisasi: Selama proses grafitisasi, derajat grafitisasi harus dikendalikan untuk mempertahankan beberapa struktur amorf di antara mikrokristal, sehingga mempertahankan tingkat kekuatan struktural tertentu.
- Pengenalan Nanostruktur: Dengan membangun nanostruktur atau struktur berpori, jumlah saluran penyisipan dan pengeluaran ion litium dapat ditingkatkan, sehingga meningkatkan stabilitas struktural material.
IV. Meningkatkan Efisiensi Awal dan Mengurangi Biaya
Masalah: Sebagai material anoda, kokas minyak bumi yang digrafitisasi mungkin menunjukkan efisiensi awal yang rendah dan biaya produksi yang tinggi. Arah Perbaikan:
- Perlakuan Oksidasi Permukaan: Perlakukan kokas minyak bumi yang telah digrafitisasi dengan larutan zat pengoksidasi kuat untuk mengoksidasi dan mempasivasi potensi aktif permukaan dan gugus fungsional pereduksi, sehingga meningkatkan efisiensi awal.
- Optimalisasi Proses Produksi: Meningkatkan proses produksi seperti kalsinasi dan grafitisasi untuk mengurangi biaya produksi dan meningkatkan efisiensi produksi.
Waktu posting: 16 Oktober 2025