Пористый активированный уголь: невоспетый чемпион среди твердотельных-батарей

В системе материалов твердотельных-батарей анодные материалы берут на себя основные функции по хранению и высвобождению энергии литий-ионных батарей, оказывая жизненно важное влияние на повышение общей производительности литиевых батарей. Тем не менее, обычные графитовые аноды больше не могут удовлетворить растущий спрос на высокую плотность энергии в твердотельных батареях. Соответственно, материалы на основе кремния- с более высокой теоретической плотностью энергии стали ключевым прорывом в преодолении узкого места в батареях, связанного с плотностью энергии.

 

Несмотря на замечательные преимущества анодов на основе кремния-по удельной емкости, они по-прежнему сталкиваются с серьезными ограничениями в практическом применении. Кремний подвергается объемному расширению до 300% во время зарядки и разрядки. Это явление не только вызывает распыление частиц кремния и их отрыв от токосъемников, но также запускает непрерывные реакции между кремнием и электролитами, создавая нестабильные и постепенно утолщающиесяМежфазная фаза твердого электролита (SEI)фильмы. В конечном итоге срок службы батарей резко сокращается, что становится основным узким местом, ограничивающим крупномасштабное-применение анодов на основе кремния-.

 

 

Появление пористого активированного угля обеспечивает эффективное решение вышеуказанных основных проблем, связанных с анодами на основе кремния-. Благодаря множеству синергетических эффектов пористый активированный уголь принципиально устраняет узкие места применения анодов на основе кремния-, которые отражены в следующих трех аспектах:

• Во-первых, структурная буферизация и поглощение стресса.Обладая трехмерной-структурой взаимосвязанных пор и превосходной прочностью, пористый активированный уголь может эффективно выдерживать и рассеивать огромные напряжения, возникающие в результате расширения кремния во время циклов зарядки и разрядки. Он тормозит распространение трещин на частицах кремния, предотвращает их распыление и отслоение.
• Во-вторых, равномерный контроль осаждения и расширения.Его обильный объем пор и иерархическая структура пор обеспечивают равномерные места осаждения частиц нано-кремния, что эффективно предотвращает агломерацию частиц кремния. Между тем, достаточное зарезервированное пространство для расширения резко снижает скорость объемного расширения кремний-углеродных анодов.
• В-третьих, эффективная электропроводность и транспорт ионов.Пористый активированный уголь сам по себе обладает превосходной электропроводностью, а его непрерывная углеродная сеть создает беспрепятственные пути для передачи электронов.

 

Кроме того, регулируя такие параметры, как размер пор и удельную поверхность, пористый активированный уголь может оптимизировать межфазное соединение между кремнием и углеродом и сдерживать чрезмерный рост пленок SEI, тем самым дополнительно улучшая стабильность цикла и срок службы кремний-углеродных анодов.

 

Пористый активированный уголь не является второстепенным вспомогательным материалом в твердотельных-батарейных системах, он занимает незаменимое основное положение в кремниевых-углеродных анодных системах. Он служит важнейшим вспомогательным материалом, который способствует индустриализации кремниевых-углеродных анодов от лабораторных исследований до коммерческого производства и способствует повышению производительности твердотельных-батарей.

 

В настоящее время сырье для пористого активированного угля в основном делится на три категории, каждая из которых имеет различные характеристики с точки зрения производительности, стоимости и технологической зрелости:

• Пористый активированный уголь-на основе смолыБлагодаря использованию такого сырья, как фенольная смола, в настоящее время он является основным выбором для высококачественных-кремниевых-углеродных анодов. Он может похвастаться высокой удельной поверхностью, большим объемом пор и превосходными характеристиками, однако этому препятствуют высокие затраты на сырье и относительно низкая электропроводность.
• Пористый активированный уголь на основе биомассы-Этот тип пористого активированного угля, изготовленный из возобновляемых ресурсов, включая крахмал и скорлупу кокосовых орехов, отличается обильными источниками сырья и низкой стоимостью. Однако его удельная поверхность и структура пор уступают таковым у пористого активированного угля на основе смолы-.
• Пористый активированный уголь на основе пека-Произведенный из каменноугольного пека и нефтяного пека, он демонстрирует большой потенциал в области контроля затрат и электропроводности. Тем не менее, технология точного контроля размера пор остается незрелой и требует дальнейших технических прорывов.

 

 

С постоянным развитием индустриализации твердотельных-батарей, пористый активированный уголь в качестве основного материала дляКремниевые-углеродные аноды CVD, станет свидетелем устойчивого роста рыночного спроса наряду с широкомасштабным-применением кремниевых-углеродных анодов. Прогнозируется, что спрос на пористый активированный уголь достигнет 48 500 метрических тонн в 2030 году, создав рынок стоимостью более 7 миллиардов юаней с совокупным годовым темпом роста 77,36% с 2024 по 2030 год.

 

На этом фоне индустрия пористого активированного угля вступила в золотой период развития. Наша компания являетсяединственное отечественное предприятие, реализовавшее массовое производство пористого активированного угля-на основе биомассы, разрушая долгосрочную-монополию японской компании Kuraray в этой области. Мы применяем интегрированный процесс физической и химической активации, который обеспечивает более низкое энергопотребление по сравнению с аналогами в отрасли. В настоящее время введенная мощность производства пористого активированного угля составляет 500 тонн в год, а ввод в эксплуатацию действующего объекта строительства мощностью 2000 тонн в год ожидается к концу мая 2026 года.

 

Если у вас есть какие-либо вопросы о пористом активированном угле, пожалуйста, свяжитесь с нами! Мы готовы предоставить профессиональные ответы и качественные услуги-в любое время!

Свяжитесь сейчас