الكربون المنشط المسامي: البطل المجهول للبطاريات ذات الحالة الصلبة-.

في نظام المواد لبطاريات الحالة الصلبة-، تتولى مواد الأنود المسؤوليات الأساسية لتخزين الطاقة وإطلاقها لبطاريات أيون الليثيوم-، مما يؤثر بشكل حيوي على تحسين الأداء العام لبطاريات الليثيوم. ومع ذلك، لم تعد أنودات الجرافيت التقليدية قادرة على تلبية الطلب المتزايد على كثافة الطاقة العالية في بطاريات الحالة الصلبة-. وبناءً على ذلك، أصبحت المواد القائمة على السيليكون- ذات كثافة الطاقة النظرية الأعلى إنجازًا رئيسيًا لكسر عنق الزجاجة في كثافة طاقة البطاريات.

 

على الرغم من المزايا الملحوظة للأنودات المعتمدة على السيليكون-في السعة المحددة، إلا أنها لا تزال تواجه قيودًا بارزة في التطبيقات العملية. يخضع السيليكون لتوسع في الحجم يصل إلى 300% أثناء الشحن والتفريغ. لا تؤدي هذه الظاهرة إلى سحق جزيئات السيليكون وانفصالها عن المجمعات الحالية فحسب، بل تؤدي أيضًا إلى تفاعلات مستمرة بين السيليكون والإلكتروليتات، مما يولد سماكة غير مستقرة وتدريجيةالطور البيني للكهارل الصلب (SEI)أفلام. في نهاية المطاف، ينخفض ​​عمر دورة البطاريات بشكل حاد، الأمر الذي أصبح بمثابة عنق الزجاجة الرئيسي الذي يقيد -التطبيق واسع النطاق للأنودات المعتمدة على السيليكون-.

 

 

يوفر ظهور الكربون المنشط المسامي حلاً فعالاً للتحديات الأساسية المذكورة أعلاه المتعلقة بالأنودات القائمة على السيليكون. من خلال تأثيرات تآزرية متعددة، يعالج الكربون المنشط المسامي بشكل أساسي اختناقات تطبيق الأنودات القائمة على السيليكون-، والتي تنعكس في الجوانب الثلاثة التالية:

• أولاً، التخزين المؤقت الهيكلي وامتصاص الإجهاد.يتميز الكربون المنشط المسامي ببنية مسام مترابطة ثلاثية الأبعاد ومتانة ممتازة، ويمكنه تحمل وتشتيت الضغط الهائل الناتج عن تمدد السيليكون أثناء دورات الشحن والتفريغ. يمنع انتشار الشقوق على جزيئات السيليكون ويمنع سحقها وانفصالها.
• ثانيا، الترسيب الموحد والتحكم في التوسع.يوفر حجم المسام الوافر وبنية المسام الهرمية مواقع ترسيب موحدة لجزيئات السيليكون النانوية-، مما يخفف بشكل فعال من تكتل جزيئات السيليكون. وفي الوقت نفسه، فإن مساحة التمدد المحجوزة الكافية تقلل بشكل كبير من معدل التمدد الحجمي لأنودات كربون السيليكون-.
• ثالثا، كفاءة التوصيل الكهربائي ونقل الأيونات.يمتلك الكربون المنشط المسامي نفسه موصلية كهربائية متميزة، كما أن شبكة الكربون المستمرة الخاصة به تبني مسارات خالية من العوائق لنقل الإلكترونات.

 

بالإضافة إلى ذلك، من خلال ضبط المعلمات مثل حجم المسام ومساحة السطح المحددة، يمكن للكربون المنشط المسامي تحسين الترابط السطحي بين السيليكون والكربون وتقييد النمو المفرط لأغشية SEI، وبالتالي تحسين استقرار الدورة وعمر الخدمة لأنودات كربون السيليكون-.

 

وبعيدًا عن كونه مادة مساعدة بسيطة في أنظمة البطاريات ذات الحالة الصلبة-، فإن الكربون المنشط المسامي يتمتع بموقع أساسي لا يمكن استبداله في أنظمة أنود الكربون- المصنوعة من السيليكون. وهي بمثابة مادة داعمة مهمة تدفع عجلة تصنيع أنودات السيليكون{3}}الكربون بدءًا من الأبحاث المعملية إلى الإنتاج التجاري وتسهل قفزة أداء بطاريات الحالة الصلبة-.

 

في الوقت الحاضر، تنقسم المواد الخام للكربون المنشط المسامي بشكل أساسي إلى ثلاث فئات، لكل منها خصائص مميزة من حيث الأداء والتكلفة والنضج التكنولوجي:

• الكربون المنشط المسامي المعتمد على الراتنجمن خلال استخدام مواد خام مثل راتنج الفينول، يعد هذا المنتج في الوقت الحالي الاختيار السائد لأنودات الكربون-السليكونية-عالية الجودة. إنه يتميز بمساحة سطح محددة عالية، حجم مسام كبير وأداء فائق، ومع ذلك يعوقه ارتفاع تكاليف المواد الخام والتوصيل الكهربائي المنخفض نسبيًا.
• الكربون المنشط المسامي القائم على الكتلة الحيوية-يتم تصنيع هذا النوع من الكربون المنشط المسامي من موارد متجددة بما في ذلك النشا وقشور جوز الهند، ويتميز بمصادر وفيرة من المواد الخام وتكاليف منخفضة. ومع ذلك، فإن مساحة السطح المحددة وبنية المسام تكون أدنى من تلك الموجودة في الكربون المنشط المسامي المعتمد على الراتنج-.
• الكربون المنشط المسامي القائم على طبقة الصوت-يتم إنتاجه من قطران الفحم وزفت النفط، وهو يُظهر إمكانات كبيرة في التحكم في التكلفة والتوصيل الكهربائي. ومع ذلك، فإن تقنية التحكم الدقيق في حجم المسام لا تزال غير ناضجة وتتطلب المزيد من الإنجازات التقنية.

 

 

مع التقدم المستمر في تصنيع البطاريات الصلبة-، والكربون المنشط المسامي، كمادة أساسيةأنودات الكربون CVD-من السيليكون، ستشهد نموًا قويًا في الطلب في السوق جنبًا إلى جنب مع الاستخدام الواسع النطاق لأنودات السيليكون-الكربون. ومن المتوقع أن يصل الطلب على الكربون المنشط المسامي إلى 48500 طن متري في عام 2030، مما يخلق سوقًا تبلغ قيمته أكثر من 7 مليارات يوان صيني، بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 77.36٪ من عام 2024 إلى عام 2030.

 

وفي ظل هذه الخلفية، دخلت صناعة الكربون المنشط المسامي فترة تطور ذهبية. شركتنا هيالمؤسسة المحلية الوحيدة التي حققت إنتاجًا ضخمًا للكربون المنشط المسامي المعتمد على الكتلة الحيوية-.، مما أدى إلى كسر الاحتكار-على المدى الطويل لشركة كوراراي اليابانية في هذا المجال. نحن نعتمد عملية تنشيط فيزيائية وكيميائية متكاملة، مما يوفر استهلاكًا أقل للطاقة مقارنةً بنظراء الصناعة. حاليًا، تبلغ طاقتنا الإنتاجية من الكربون المنشط المسامي 500 طن سنويًا، في حين من المتوقع أن يصبح مشروع البناء الجاري بسعة 2000 طن سنويًا جاهزًا للعمل بكامل طاقته بحلول نهاية مايو 2026.

 

إذا كان لديك أي استفسارات حول الكربون المنشط المسامي، فلا تتردد في الاتصال بنا! نحن على استعداد لتقديم إجابات احترافية وخدمات{0}عالية الجودة في أي وقت!

اتصل الآن