Porøst aktivt kul: The Unsung Champion of Solid-State Batteries

I materialesystemet for fast-batterier påtager anodematerialer sig kerneansvaret for energilagring og frigivelse af lithium-ion-batterier, hvilket har en afgørende indflydelse på at forbedre den samlede ydeevne af lithiumbatterier. Ikke desto mindre kan konventionelle grafitanoder ikke længere imødekomme den voksende efterspørgsel efter høj energitæthed i fast-batterier. Derfor er silicium-baserede materialer med højere teoretisk energitæthed blevet et vigtigt gennembrud for at bryde flaskehalsen med energitæthed for batterier.

 

På trods af de bemærkelsesværdige fordele ved silicium-baserede anoder i specifik kapacitet, står de stadig over for fremtrædende begrænsninger i praktiske applikationer. Silicium gennemgår en volumenudvidelse på op til 300% under op- og afladning. Dette fænomen forårsager ikke kun pulverisering af siliciumpartikler og deres løsrivelse fra strømaftagere, men udløser også kontinuerlige reaktioner mellem silicium og elektrolytter, hvilket genererer ustabile og gradvist fortykkendeSolid Electrolyte Interphase (SEI)film. I sidste ende falder batteriernes cykluslevetid kraftigt, hvilket er blevet en stor flaskehals, der begrænser den store-anvendelse af silicium-baserede anoder.

 

 

Fremkomsten af ​​porøst aktivt kul giver en effektiv løsning på ovenstående kerneudfordringer med silicium-baserede anoder. Gennem flere synergistiske effekter adresserer porøst aktivt kul fundamentalt påføringsflaskehalsene ved silicium-baserede anoder, som afspejles i følgende tre aspekter:

• For det første strukturel buffering og stressabsorption.Med en tredimensionelt sammenkoblet porestruktur og fremragende sejhed kan porøst aktivt kul effektivt bære og sprede den enorme spænding, der genereres af siliciumekspansion under opladnings- og afladningscyklusser. Det hæmmer spredningen af ​​revner på siliciumpartikler og forhindrer deres pulverisering og løsrivelse.
• For det andet ensartet aflejrings- og ekspansionskontrol.Dens rigelige porevolumen og hierarkiske porestruktur giver ensartede aflejringssteder for nano-siliciumpartikler, hvilket effektivt lindrer agglomereringen af ​​siliciumpartikler. I mellemtiden reducerer den tilstrækkelige reserverede ekspansionsplads drastisk volumenudvidelseshastigheden af ​​silicium-carbonanoder.
• For det tredje, effektiv elektrisk ledning og iontransport.Porøst aktivt kul har i sig selv fremragende elektrisk ledningsevne, og dets kontinuerlige kulstofnetværk bygger uhindrede veje til elektrontransmission.

 

Derudover kan porøst aktivt kul ved at justere parametre såsom porestørrelse og specifikt overfladeareal optimere grænsefladebindingen mellem silicium og kulstof og begrænse den overdrevne vækst af SEI-film og derved yderligere forbedre cyklusstabiliteten og levetiden for silicium-kulanoder.

 

Porøst aktivt kul har langt fra at være et mindre hjælpemateriale i fast-batterisystemer, men har en uerstattelig kerneposition i silicium-carbonanodesystemer. Det fungerer som et kritisk støttemateriale, der driver industrialiseringen af ​​silicium-carbonanoder fra laboratorieforskning til kommerciel produktion og letter ydeevnespringet for fast-batterier.

 

På nuværende tidspunkt er råmaterialer til porøst aktivt kul hovedsageligt opdelt i tre kategorier, hver med særskilte egenskaber med hensyn til ydeevne, omkostninger og teknologisk modenhed:

• Harpiks-baseret porøst aktivt kulVed at anvende råmaterialer såsom phenolharpiks er det i øjeblikket det almindelige valg for high-silicium-carbonanoder. Det kan prale af et højt specifikt overfladeareal, stort porevolumen og overlegen ydeevne, men alligevel hæmmes det af høje råmaterialeomkostninger og relativt lav elektrisk ledningsevne.
• Biomasse-baseret porøst aktivt kulFremstillet af vedvarende ressourcer, herunder stivelse og kokosnøddeskaller, har denne type porøst aktivt kul rigelige råmaterialekilder og lave omkostninger. Dets specifikke overfladeareal og porestruktur er imidlertid ringere end dem for harpiks-baseret porøst aktivt kul.
• Pitch-baseret porøst aktivt kulFremstillet af kultjærebeg og petroleumsbeg viser det et stort potentiale inden for omkostningskontrol og elektrisk ledningsevne. Ikke desto mindre forbliver teknologien til præcis porestørrelseskontrol umoden og kræver yderligere tekniske gennembrud.

 

 

Med den kontinuerlige udvikling af industrialiseringen af ​​fast-state batterier, porøst aktivt kul, som et kernemateriale tilCVD silicium-carbonanoder, vil opleve en robust vækst i markedsefterspørgslen sideløbende med den store-anvendelse af silicium-carbonanoder. Det forudsiges, at efterspørgslen efter porøst aktivt kul vil nå op på 48.500 tons i 2030, hvilket vil skabe et marked på over 7 milliarder RMB med en sammensat årlig vækstrate på 77,36 % fra 2024 til 2030.

 

På denne baggrund er den porøse aktive kulindustri gået ind i en gylden udviklingsperiode. Vores virksomhed ereneste indenlandske virksomhed, der har realiseret masseproduktion af biomasse-baseret porøst aktivt kul, hvilket bryde det langsigtede-monopol i Japans Kuraray på dette område. Vi anvender en integreret fysisk og kemisk aktiveringsproces, som giver et lavere energiforbrug sammenlignet med branchefæller. I øjeblikket ligger vores idriftsatte produktionskapacitet af porøst aktivt kul på 500 tons om året, mens det igangværende byggeprojekt med en kapacitet på 2.000 tons om året forventes at være fuldt operationelt ved udgangen af ​​maj 2026.

 

Hvis du har spørgsmål om porøst aktivt kul, er du velkommen til at kontakte os! Vi er klar til at give professionelle svar og tjenester af høj-kvalitet til enhver tid!

Kontakt nu