Carvão ativado poroso: o campeão desconhecido das baterias-de estado sólido

No sistema de materiais de baterias de-estado sólido, os materiais anódicos assumem as principais responsabilidades de armazenamento e liberação de energia para baterias de-íon de lítio, exercendo um impacto vital na melhoria do desempenho geral das baterias de lítio. No entanto, os ânodos de grafite convencionais não conseguem mais atender à crescente demanda por alta densidade de energia em baterias de estado-sólido. Conseqüentemente, materiais à base de silício-com maior densidade de energia teórica tornaram-se um avanço importante para quebrar o gargalo de densidade de energia das baterias.

 

Apesar das vantagens notáveis ​​dos ânodos-baseados em silício em capacidade específica, eles ainda enfrentam limitações importantes em aplicações práticas. O silício sofre uma expansão de volume de até 300% durante a carga e a descarga. Este fenômeno não só causa a pulverização das partículas de silício e seu desprendimento dos coletores de corrente, mas também desencadeia reações contínuas entre o silício e os eletrólitos, gerando instabilidade e espessamento progressivo.Interfase de eletrólito sólido (SEI)filmes. Em última análise, o ciclo de vida das baterias diminui drasticamente, o que se tornou um grande gargalo que restringe a aplicação em grande-escala de ânodos-baseados em silício.

 

 

O surgimento do carvão ativado poroso fornece uma solução eficaz para os principais desafios acima mencionados dos ânodos-baseados em silício. Através de múltiplos efeitos sinérgicos, o carvão ativado poroso aborda fundamentalmente os gargalos de aplicação de ânodos baseados em silício, que se refletem nos três aspectos a seguir:

• Primeiro, amortecimento estrutural e absorção de tensão.Apresentando uma estrutura de poros interconectados tridimensionalmente e excelente resistência, o carvão ativado poroso pode suportar e dispersar com eficácia o tremendo estresse gerado pela expansão do silício durante os ciclos de carga e descarga. Inibe a propagação de fissuras nas partículas de silício e evita a sua pulverização e desprendimento.
• Em segundo lugar, deposição uniforme e controle de expansão.Seu abundante volume de poros e sua estrutura hierárquica de poros fornecem locais de deposição uniformes para nano-partículas de silício, o que alivia efetivamente a aglomeração de partículas de silício. Enquanto isso, o espaço de expansão reservado suficiente reduz drasticamente a taxa de expansão de volume dos ânodos de silício-carbono.
• Terceiro, condução elétrica eficiente e transporte de íons.O próprio carvão ativado poroso possui excelente condutividade elétrica e sua rede contínua de carbono constrói caminhos desobstruídos para a transmissão de elétrons.

 

Além disso, ao ajustar parâmetros como tamanho dos poros e área de superfície específica, o carvão ativado poroso pode otimizar a ligação interfacial entre o silício e o carbono e restringir o crescimento excessivo de filmes SEI, melhorando ainda mais a estabilidade do ciclo e a vida útil dos ânodos de silício-carbono.

 

Longe de ser um material auxiliar secundário em sistemas de baterias-de estado sólido, o carvão ativado poroso ocupa uma posição central insubstituível em sistemas de ânodos de silício-carbono. Ele serve como um material de suporte crítico que impulsiona a industrialização de ânodos de silício-de carbono, desde a pesquisa de laboratório até a produção comercial, e facilita o salto de desempenho de baterias de-estado sólido.

 

Atualmente, as matérias-primas para carvão ativado poroso são divididas principalmente em três categorias, cada uma com características distintas em termos de desempenho, custo e maturidade tecnológica:

• Carvão ativado poroso à base de resina-Adotando matérias-primas como resina fenólica, atualmente é a escolha principal para ânodos de-silício-de carbono de alta qualidade. Possui alta área superficial específica, grande volume de poros e desempenho superior, mas é prejudicado pelos altos custos da matéria-prima e pela condutividade elétrica relativamente baixa.
• Carvão ativado poroso à base de biomassa-Fabricado a partir de recursos renováveis, incluindo amido e casca de coco, esse tipo de carvão ativado poroso apresenta fontes abundantes de matéria-prima e baixo custo. No entanto, sua área superficial específica e estrutura de poros são inferiores às do carvão ativado poroso à base de resina.
• Carvão ativado-poroso à base de picheProduzido a partir de piche de alcatrão de carvão e piche de petróleo, apresenta grande potencial em controle de custos e condutividade elétrica. No entanto, a tecnologia para o controlo preciso do tamanho dos poros permanece imatura e requer mais avanços técnicos.

 

 

Com o avanço contínuo da industrialização de baterias-de estado sólido, o carvão ativado poroso, como material central paraAnodos de carbono-de silício CVD, testemunharemos um crescimento robusto na demanda do mercado juntamente com a aplicação em grande-escala de ânodos de silício-de carbono. Prevê-se que a procura de carvão activado poroso atingirá 48.500 toneladas métricas em 2030, criando um mercado avaliado em mais de 7 mil milhões de RMB, com uma taxa composta de crescimento anual de 77,36% de 2024 a 2030.

 

Neste contexto, a indústria do carvão ativado poroso entrou num período áureo de desenvolvimento. Nossa empresa é aúnica empresa nacional que realizou produção em massa de carvão ativado poroso baseado em biomassa-, quebrando o monopólio-de longo prazo da Kuraray japonesa neste campo. Adotamos um processo integrado de ativação física e química, que proporciona menor consumo de energia em comparação com pares do setor. Atualmente, a nossa capacidade de produção comissionada de carvão ativado poroso é de 500 toneladas por ano, enquanto o projeto de construção em curso com capacidade de 2.000 toneladas por ano deverá estar totalmente operacional até o final de maio de 2026.

 

Se você tiver alguma dúvida sobre carvão ativado poroso, não hesite em nos contatar! Estamos prontos para fornecer respostas profissionais e serviços de{0}}alta qualidade a qualquer momento!

Entre em contato agora