จำเป็นต้องมีการปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพอะไรบ้างในกระบวนการผลิตถ่านโค้กปิโตรเลียมกราไฟต์?

เพื่อตอบสนองความต้องการของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประสิทธิภาพสูงรุ่นใหม่ จำเป็นต้องมีการปรับปรุงในด้านอัตราการคายประจุ ความเสถียรของวงจรการทำงาน ประสิทธิภาพในอุณหภูมิต่ำ ความแข็งแรงของโครงสร้าง ประสิทธิภาพเริ่มต้น และความคุ้มค่าในแง่ของกระบวนการผลิต การวิเคราะห์โดยละเอียดมีดังต่อไปนี้:

I. การเพิ่มประสิทธิภาพอัตราการทำงานและความเสถียรของวงจร

ปัญหา: ในระหว่างกระบวนการชาร์จและคายประจุ การแทรกและการดึงลิเธียมไอออนออกจากปิโตรเลียมโค้กที่ผ่านกระบวนการกราไฟต์ อาจทำให้ชั้นกราไฟต์ขยายตัวและหดตัวได้ ในระยะยาว อาจทำให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้าง ส่งผลต่อความเสถียรของวงจร แนวทางการปรับปรุง:

• การปรับโครงสร้างอนุภาค: เลือกสารตั้งต้นของเข็มโค้กที่เหมาะสม และใช้วัสดุที่สามารถเปลี่ยนสถานะเป็นกราไฟต์ได้ง่าย เช่น น้ำมันดิน เป็นแหล่งคาร์บอนสำหรับสารยึดเกาะ โดยการนำวัสดุเหล่านี้ไปอบในเตาเผาแบบหมุน อนุภาคเข็มโค้กหลายๆ อนุภาคจะสามารถเชื่อมต่อกันเพื่อสร้างอนุภาคทุติยภูมิที่มีขนาดอนุภาคที่เหมาะสม จากนั้นจึงทำการเปลี่ยนสถานะเป็นกราไฟต์ วิธีนี้ช่วยลดดัชนีการวางแนวผลึก (ค่า OI) ของวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเพิ่มเส้นทางการแพร่กระจายของลิเธียมไอออน จึงช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพด้านอัตราการคายประจุ
• การปรับเปลี่ยนการเคลือบผิว: เคลือบกราไฟต์ปิโตรเลียมโค้กด้วยวัสดุต่างๆ เช่น คาร์บอนอสัณฐาน โลหะออกไซด์ หรือโพลิเมอร์ เพื่อสร้างอนุภาคโครงสร้างแบบ "แกน-เปลือก" ชั้นเคลือบนี้สามารถแยกการสัมผัสโดยตรงกับอิเล็กโทรไลต์ ลดจำนวนจุดที่เกิดปฏิกิริยาบนพื้นผิว ลดพื้นที่ผิวจำเพาะ และในขณะเดียวกันก็เพิ่มความสามารถในการแทรกและการแพร่กระจายของลิเธียมไอออน ซึ่งจะช่วยปรับปรุงเสถียรภาพในการใช้งาน

II. การเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ

ปัญหา: ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ อัตราการแพร่ของลิเธียมไอออนในปิโตรเลียมโค้กที่ผ่านกระบวนการกราไฟต์จะลดลง ส่งผลให้ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลดลง แนวทางการปรับปรุง:

• การเติมคาร์บอนอ่อน: การผสมคาร์บอนอ่อนในสัดส่วนที่เหมาะสมลงในขั้วบวกกราไฟต์สามารถช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการชาร์จที่อุณหภูมิต่ำของแบตเตอรี่ได้ คาร์บอนอ่อนมีโครงสร้างอสัณฐานที่มีช่องว่างระหว่างชั้นขนาดใหญ่และเข้ากันได้ดีกับอิเล็กโทรไลต์ ส่งผลให้มีประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม อัตราส่วนการเติมควรได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อให้เกิดความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่
• การปรับปรุงสูตรอิเล็กโทรไลต์: ปรับปรุงสูตรอิเล็กโทรไลต์โดยการเพิ่มสารเติมแต่งใหม่หรือเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของตัวทำละลาย เพื่อลดความหนืดของอิเล็กโทรไลต์ที่อุณหภูมิต่ำและเพิ่มอัตราการแพร่ของลิเธียมไอออน

III. การปรับปรุงความแข็งแรงและความมั่นคงของโครงสร้าง

ปัญหา: วัสดุคาร์บอนที่มีกราไฟต์สูง แม้จะมีความจุสูงและแพลตฟอร์มการชาร์จ-คายประจุที่เสถียร แต่อาจมีประสิทธิภาพการทำงานในรอบการชาร์จ/คายประจุต่ำและประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิต่ำไม่ดี แนวทางการปรับปรุง:

• การควบคุมระดับการเกิดกราไฟต์: ในระหว่างกระบวนการเกิดกราไฟต์ ควรควบคุมระดับการเกิดกราไฟต์เพื่อให้คงโครงสร้างอสัณฐานบางส่วนไว้ระหว่างไมโครคริสตัล ซึ่งจะช่วยรักษาระดับความแข็งแรงของโครงสร้างไว้ได้
• การนำโครงสร้างนาโนมาใช้: การสร้างโครงสร้างนาโนหรือโครงสร้างที่มีรูพรุนสามารถเพิ่มจำนวนช่องทางการแทรกและดึงออกของลิเธียมไอออน ซึ่งช่วยเพิ่มเสถียรภาพเชิงโครงสร้างของวัสดุ

IV. การปรับปรุงประสิทธิภาพเริ่มต้นและลดต้นทุน

ปัญหา: ในฐานะวัสดุขั้วบวก ถ่านโค้กปิโตรเลียมกราไฟต์อาจมีประสิทธิภาพเริ่มต้นต่ำและต้นทุนการผลิตสูง แนวทางการปรับปรุง:

• การบำบัดพื้นผิวด้วยการออกซิเดชัน: บำบัดถ่านโค้กปิโตรเลียมกราไฟต์ด้วยสารละลายออกซิไดซ์เข้มข้นเพื่อออกซิไดซ์และลดศักยภาพการทำงานของพื้นผิวและหมู่ฟังก์ชันรีดิวซ์ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพเริ่มต้น
• การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิต: ปรับปรุงกระบวนการผลิต เช่น การเผาและการทำกราไฟต์ เพื่อลดต้นทุนการผลิตและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต