Graphite Anode دېگەن نېمە؟

گرافىكلىق ئانود بولسا مەنپىي ئېلېكترودلىتىي ئىئونلۇق باتارېيە، توك قاچىلاش ۋە قويۇپ بېرىش جەريانىدا لىتىي ئىئونى ساقلايدىغان ۋە قويۇپ بېرىدىغان قاتلاملىق ۋاراقلارغا تىزىپ قويۇلغان كاربوندىن ياسالغان. ئۇ باتارېيە توك قاچىلىغاندا گرافت قەۋىتى ئارىسىغا لىتىي ئىئونى قىستۇرۇلغان ئاساسلىق ساھىبجامال ماتېرىيال بولۇپ ، باتارېيە ئومۇمىي ئېغىرلىقىنىڭ% 10-% 20 نى ئىگىلەيدۇ.

گرافتنىڭ ئانود سۈپىتىدە ئۈنۈمى ئۇنىڭ ئاتوم قۇرۇلمىسىدىن كېلىدۇ. كاربون ئاتوملىرى گرافېن قەۋىتى دەپ ئاتىلىدىغان تەكشى ، ئالتە تەرەپلىك ۋاراقتا باغلىنىدۇ ، بىر-بىرىنىڭ ئۈستىگە تىزىپ قويۇلغان بولۇپ ، ئارىلىقى 3.354. ئاجىز ۋان دېر ۋالس كۈچلىرى بۇ قەۋەتلەرنى بىر تۇتاش - قۇرۇلمىنى ساقلاپ قالالايدۇ ، ئەمما لىتىي ئىئونىنىڭ ئارىسىغا سىيرىلىپ چۈشىدۇ.

بۇ قاتلاملىق قۇرۇلما ئىئون ھەرىكىتىنىڭ تەبىئىي يولىنى يارىتىدۇ. ئاككۇمۇلياتورغا توك قاچىلىغاندا ، لىتىي ئىئونلىرى كاتودتىن ئېلېكترولىت ئارقىلىق يۆتكىلىپ ، ئۆز ئارا گىرەلىشىش دەپ ئاتىلىدىغان جەريان ئارقىلىق گرافت قەۋىتى ئارىسىغا قىستۇرۇلىدۇ. بۇ ئىئونلارغا ماسلىشىش ئۈچۈن قەۋەت ئارىلىقى تەخمىنەن% 10 كېڭىيىدۇ. ئاككۇمۇلياتور قويۇپ بەرگەندە ، ئىئونلار گرافتتىن چىقىپ كاتودقا قايتىپ ، ساقلانغان ئېنېرگىيىنى قويۇپ بېرىدۇ.

گرافت تەتقىقاتچىلار ئوخشىمىغان باسقۇچتا لىتىي - گرافت ئارىلىشىش بىرىكمىسى (Li - GIC) دەپ ئاتايدۇ. تولۇق توك قاچىلىغاندا ، ئانود ئەڭ چوڭ ساقلاش زىچلىقى گرافتنى ئىپادىلەيدىغان ھەر ئالتە كاربون ئاتوم - ئۈچۈن LiC₆ - بىر لىتىي ئاتومنىڭ تەركىبىگە يېتىدۇ.

گرافىك ئاددىي ئىشلىتىشتىن ھالقىغان سەۋەبلەر تۈپەيلىدىن باتارېيە ئانود ماتېرىيالىغا ھۆكۈمرانلىق قىلىدۇ. ئۇنىڭ نەزەرىيىۋى سىغىمى 372 mAh / g غا يېتىدۇ ، نەچچە مىڭ توك قاچىلاش دەۋرىدە ئىشەنچلىك ئىقتىدار بىلەن تەمىنلەيدۇ. تېخىمۇ مۇھىمى ، گرافت لى / لى بىلەن سېلىشتۇرغاندا 0.01-0.2 V تۆۋەن ئېلېكتر خىمىيىلىك يوشۇرۇن كۈچىدە ھەرىكەت قىلىدۇ ، بۇ ئانود بىلەن كاتود ئوتتۇرىسىدىكى توك بېسىمىنى ئەڭ زور دەرىجىدە ئاشۇرىدۇ ، تولۇق باتارېيە ھۈجەيرىسىدىكى تېخىمۇ يۇقىرى ئېنېرگىيە زىچلىقىغا بىۋاسىتە تەرجىمە قىلىدۇ.

ماتېرىيال ھەجىمىنى چىرايلىق بىر تەرەپ قىلىدۇ. لىتىيلاش جەريانىدا زور دەرىجىدە كېڭىيىدىغان تاللاشلارغا ئوخشىمايدىغىنى ، گرافتنىڭ قۇرۇلمىسى لىتىي ئىئونىنى سىغدۇرالايدۇ ، ئەڭ ئاز ئىششىق - ئادەتتە% 10 كىمۇ يەتمەيدۇ. بۇ قۇرۇلما مۇقىملىقى گرافت ئانودنىڭ سىغىمى ئەڭ تۆۋەن بولغاندا دائىم 1000 توك دەۋرىيلىكىدىن ئېشىپ كېتىدىغانلىقىنى چۈشەندۈرۈپ بېرىدۇ.

تەننەرخ ھەل قىلغۇچ رول ئوينايدۇ. قېزىش مەشغۇلاتىدىكى تەبىئىي گرافت ۋە نېفىت كوكىسنىڭ بىرىكمە گرافىتى ھەر ئىككىسى ئىشلەپچىقىرىش تەننەرخىنى باشقا ماتېرىياللاردىن خېلىلا تۆۋەن قىلىدۇ. 2024-يىلغا قەدەر ، تەبىئىي شار شەكىللىك گرافتنىڭ ھەر توننىسىنىڭ باھاسى 7000 دوللار ، بىرىكمە گرافتنىڭ ھەر توننىسىنىڭ باھاسى 10 مىڭ دوللار. بۇ ماتېرىيال باتارېيە قوللىنىشچان پروگراممىلىرىنىڭ ساپلىق دەرىجىسىنىڭ% 99.95 دىن ئېشىپ كېتىشىنى تەلەپ قىلىدۇ ، ساپلاشتۇرۇش جەريانى ئارقىلىق ئەمەلگە ئاشىدۇ ، گەرچە ئېنېرگىيە - قويۇق بولسىمۇ ، ئەمما ئىقتىسادىي جەھەتتە كۆلەمنى ساقلاپ قالالايدۇ.

بىخەتەرلىك كۆز قارىشىمۇ گرافتنى ياقتۇرىدۇ. دەسلەپكى توك قاچىلاش جەريانىدا گرافت يۈزىدە شەكىللەنگەن قاتتىق ئېلېكترولىت ئارىلىقى (SEI) قەۋىتى قوغداش توسىقى رولىنى ئوينايدۇ ، لىتىي ئىئونى توشۇشقا يول قويۇش بىلەن بىر ۋاقىتتا ، ئېلېكترولىتنىڭ ئۈزۈلۈپ كېتىشىنىڭ ئالدىنى ئالىدۇ. بۇ ئۆزلۈكىدىن - قوغداش ئالاھىدىلىكى ، تەتقىقاتچىلار 1990-يىلى ئېتىلېن كاربونات ئېلېكترولىت ئىشلىتىپ بايقىغان ، گرافت ئانودنىڭ سودا ھاياتىي كۈچىنى قوزغىغان ۋە ئۇنىڭدىن كېيىنكى لىتىي - باتارېيە ئىنقىلابىنى قوزغىغان.

Graphite Anode

باتارېيە سانائىتى ئىككى خىل ئالاھىدە يول ئارقىلىق گرافىك مەنبە قىلىدۇ ، ھەر بىرىنىڭ ئالاھىدە ئەۋزەللىكى بار.

تەبىئىي گرافت ئاساسلىقى جۇڭگو ، بىرازىلىيە ، ماداغاسقار ۋە ھىندىستاندا قېزىش ئارقىلىق قېزىۋېلىنغان كرىستال كىرىستال زاپىسىدىن كەلگەن. ئىشلەپچىقارغۇچىلار خام پلاستىنكا گرافىتىنى ئېزىش ، شارسىمان شارچە باكتېرىيەسى - ئارقىلىق پىششىقلاپ ئىشلەيدۇ ، بۇ يەردە مېخانىك كۈچلەر تەرتىپسىز تورنى شارسىمان زەررىچىلەرگە ئايلاندۇرىدۇ - تۈرگە ئايرىپ ، ساپلاشتۇرۇپ باتارېيە - دەرىجىسىگە يېتىدۇ. تەبىئىي گرافت ئىشلەپچىقىرىش ھەر توننىسىنىڭ ئېنېرگىيەسىنى تەخمىنەن 1.1 × 10⁴ MJ سەرپ قىلىدۇ.

سىفىرلىقلاشتۇرۇش قەدىمى ھالقىلىق ئىسپاتلاندى. شارسىمان زەررىچىلەر بىلەن باتارېيەنىڭ ئىقتىدارى ياخشىلىنىدۇ ، چۈنكى ئۇلار ئېلېكترودقا تېخىمۇ قويۇق قاچىلايدۇ ، ئېلېكتر ئېنېرگىيىسىنىڭ زىچلىقىنى ئاشۇرىدۇ ۋە ئانود قۇرۇلمىسىدىكى ئېلېكترنىڭ ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى ئۆستۈرىدۇ. تەبىئىي گرافت ئادەتتە بىرىكمە تاللاشتىن يۇقىرى كىرىستاللىقنى نامايان قىلىپ ، ئەۋزەل ئېلېكتر ۋە ئىسسىقلىق ئۆتكۈزۈشچانلىقى بىلەن تەمىنلەيدۇ.

بىرىكمە گرافت نېفىت كوكۇس ، يىڭنە كوك ياكى كاۋاك - ماي پىششىقلاپ ئىشلەشتىن باشلىنىدۇ. ئىشلەپچىقارغۇچىلار بۇ كاربون ئالدىنقىلارنى گرافىكلاشتۇرۇش جەريانىدا 2500 گرادۇستىن ئېشىپ كەتكەن تېمپېراتۇرىدا قىزىتىپ ، كاربون ئاتوملىرىنى گرافتنىڭ ئالاھىدىلىكى بولغان تەرتىپلىك ، قاتلاملىق قۇرۇلمىغا ئايلاندۇرىدۇ. بۇ جەريان تەبىئىي گرافت ئىشلەپچىقىرىشنىڭ ئېنېرگىيە ئېھتىياجىنىڭ ھەر توننىسىنىڭ 3.6 ھەسسىسىگە تەخمىنەن 4 × 10⁴ MJ تەلەپ قىلىدۇ.

قانداقلا بولمىسۇن ، بىرىكمە گرافت تېخىمۇ تۇراقلىق خۇسۇسىيەتلەرنى يەتكۈزىدۇ. كونترول قىلىنىدىغان ئىشلەپچىقىرىش جەريانى بىر تۇتاش زەررىچە چوڭلۇق ۋە ئالدىن پەرەز قىلغىلى بولىدىغان ئېلېكتىرو خىمىيىلىك ھەرىكەت ھاسىل قىلىدۇ ، باتارېيە ئىشلەپچىقارغۇچىلار سۈپەت كونترول قىلىشقا ئەھمىيەت بېرىدۇ. نۆۋەتتە ، سانائەت گرافىكنىڭ ساپلىشىشىنىڭ ياخشىلىنىشىغا ئەگىشىپ ، بۇ كەسىپ ئانود ئىشلەپچىقىرىش ئۈچۈن تەخمىنەن% 55 بىرىكمە ۋە% 45 تەبىئىي گرافتنى ئايرىدى.

2020-يىلغا بارغاندا ، تەبىئىي گرافت ئانود ماتېرىياللىرى بازارنىڭ% 39 ىنى ئىگىلىدى ، مۆلچەردە داۋاملىق ئېشىشنىڭ مۇھىتنىڭ تۆۋەنلىشى ۋە ئىشلەپچىقىرىش جەريانىدا ئېنېرگىيە سەرپىياتىنىڭ تۆۋەنلىشىنىڭ تۈرتكىسىدە ئىكەنلىكى كۆرسىتىلدى.

Graphite نىڭ كەڭ كۆلەمدە بېقىۋېلىش نىقابى كۆرۈنەرلىك ئىقتىدار چەكلىمىسى: تېز توك قاچىلاش. باتارېيە تېز توك قاچىلىغاندا ، لىتىي ئىئونلىرى گرافت قۇرۇلمىسىغا ئۆز-ئارا تەسىر قىلالايدىغاندىن تېزرەك ئانود يۈزىگە كېلىدۇ. ئېشىپ كەتكەن ئىئونلار ئاندىن لىتىي تاختا دەپ ئاتىلىدىغان ھادىسە سۈپىتىدە مېتال لىتىي {{2} as سۈپىتىدە ئانود يۈزىگە قويىدۇ.

لىتىي تاختا كۆپ مەسىلە پەيدا قىلىدۇ. يالىتىلغان مېتال باتارېيەنىڭ سىغىمىغا تۆھپە قوشمايدۇ ، بار بولغان ئېنېرگىيەنى ئۈنۈملۈك ئازايتىدۇ. تېخىمۇ كۆپ مۇناسىۋەتلىك ، قايتا-قايتا تەخسە ۋە ئېلىۋېتىش ئانود قۇرۇلمىسىنى بۇزۇپ ، سۇيۇقلۇق ئېلېكترولىتنى ئىستېمال قىلىپ ، سىغىمچانلىقىنى تۆۋەنلىتىدۇ. پەۋقۇلئاددە ئەھۋاللاردا ، لىتىي دېندرىتلىرى ئېلېكترود ئارىسىدىكى ئايرىش ئارقىلىق ئۆسۈپ ، ئىچكى قىسقا توك يولىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.

بۇنىڭدىكى ئاساسلىق سەۋەب لىتىي تارقىلىشچان ھەرىكەتتە. گرافت قەۋىتىنىڭ ئارىسىغا لىتىي ئىئونى قىستۇرۇش ئۇلاردىن ئېلېكترولىتتىن قاتتىق قۇرۇلمىغا ئۆتكەندە ئېنېرگىيە توسالغۇلىرىنى يېڭىشنى تەلەپ قىلىدۇ. نۆۋەتتىكى يۇقىرى سۈرئەتتە ، قويۇقلۇقى قۇتۇپلىشىش {{2} develop تەرەققىي قىلىدۇ.

تەتقىقاتچىلار بۇ چەكلىمىلەرنى بىر قانچە خىل ئۇسۇل ئارقىلىق ھەل قىلماقتا. ئامورفوس كاربون ياكى لىتىي - ئىئون ئۆتكۈزگۈچ ماتېرىياللىرىنى ئىشلىتىپ يەر يۈزى سىرلىرى گرافت يۈزىدە تېخىمۇ كۆپ لىتىي تارقىتىش ۋە تېخىمۇ تېز ئىئون توشۇشنى بارلىققا كەلتۈرىدۇ. ئالاھىدە خۇرۇچلار بىلەن ئېلېكترولىتنى ئەلالاشتۇرۇش تېخىمۇ مۇقىم SEI قەۋىتىنى شەكىللەندۈرۈشكە ياردەم بېرىدۇ ، ئىئون يۆتكەشكە قۇلايلىق يارىتىدۇ. بەزى ئىشلەپچىقارغۇچىلار گرافت زەررىچىسى مورفولوگىيىسىنى ئۆزگەرتىدۇ ياكى لىتىينىڭ تارقىلىشىنى تېزلىتىدۇ.

2024-يىلدىكى ئەڭ يېڭى تەتقىقاتتا ئىسپاتلىنىشىچە ، ئەلالاشتۇرۇلغان قاپلاش ۋە ئېلېكترولىت فورمۇلاسى بار گرافت ئانودلىرى 500 دەۋرىيلىكتىن ھالقىپ دەۋرىيلىك ھاياتىنى ساقلاپ قېلىش بىلەن بىللە ، 6C (10 مىنۇتتا تولۇق توك قاچىلاش) قا يېقىن توك قاچىلاش نىسبىتىنى ساقلاپ قالالايدىكەن. قانداقلا بولمىسۇن ، ئېلېكترونلۇق ماشىنا ئىشلەپچىقارغۇچىلار تېخىمۇ تېز توك قاچىلاش ئىقتىدارىنى نىشانلىغانلىقتىن ، بۇ يەنىلا ئاكتىپ تەرەققىيات رايونى بولۇپ قالدى.

Graphite Anode

كرېمنىي - نى ئاساس قىلغان ئانود گرافتنىڭ ھۆكۈمرانلىق قىلىشىدىكى ئاساسلىق رىقابەتكە ۋەكىللىك قىلىدۇ ، كرېمنىينىڭ كۆرۈنەرلىك يۇقىرى نەزەرىيەۋى سىغىمى 4200 mAh / g - گرافتنىڭ ئون ھەسسىسىدىن يۇقىرى. بۇ ئىقتىدار ئەۋزەللىكى كرېمنىينىڭ ھەر بىر كرېمنىي ئاتوم (Li₄.₄Si) بىلەن 4.4 لىتىي ئاتوم بىلەن باغلىنىش ئىقتىدارىدىن كەلگەن ، گرافت بولسا ئالتە لىتىي ئىئونى بىلەن باغلىنىشنى تەلەپ قىلىدۇ.

نارازىلىق ئەرزى ئېنىق. ھەتتا% 10 تىن% 20 گىچە گرافتنى كرېمنىيغا ئالماشتۇرغاندا ، باتارېيەنىڭ ئېنېرگىيە زىچلىقىنى% 10-30 ئاشۇرغىلى بولىدۇ ، بىۋاسىتە توكلۇق ماشىنىلارنىڭ ئۇزۇن يول يۈرۈش دائىرىسىگە تەرجىمە قىلىنىدۇ. بىر قانچە ئىگىلىك تىكلىگۈچىلەر ۋە ئاساسلىق ئىشلەپچىقارغۇچىلار كرېمنىيلىق ئانود تەرەققىياتىغا كۆپلەپ مەبلەغ سالدى ، سىلا نانو تېخنىكىسى ۋە BMW قاتارلىق شىركەتلەر 2020-يىللارنىڭ ئوتتۇرىلىرىغا قارىتىلغان سودا ئىلتىماسىغا ھەمكارلاشتى.

ئەمما كرېمنىينىڭ ئەۋزەللىكى ھالقىلىق كەمتۈكلۈك بىلەن كېلىدۇ: ئاۋازنىڭ كېڭىيىشى. كرېمنىي زەررىچىلىرى لىتىيلاش جەريانىدا% 300 تىن كۆپرەك ئىششىپ كېتىدۇ ، گرافتنىڭ ھايالىق نىسبىتى% 10. بۇ كەڭ كۆلەمدە كېڭىيىش زەررىچىلىرىنى سۇندۇرىدۇ ، ئېلېكتر ئۇلىنىشىنى بۇزىدۇ ۋە SEI قەۋىتىنى مۇقىمسىزلاشتۇرىدۇ. ئانود نورمال مەشغۇلات ئارقىلىق ئۆزىنى ئاساسىي جەھەتتىن ھەرىكەتلەندۈرۈپ ، تېز سىغىمچانلىقىنى يوقىتىدۇ. دەسلەپكى كرېمنىيلىق ئانود 100 توك قاچىلاش دەۋرىدىن ئاران قۇتۇلۇپ قالدى.

ئىنژېنېرلار ھەل قىلىش چارىسىنى تەتقىق قىلىۋاتىدۇ. نانومېتىرلىق كرېمنىي - زەررىچىلەر نانومېتىر ئۆلچىمىدىكى - كېڭەيتىش بېسىمىغا تېخىمۇ ماس كېلىدۇ. يىرىك كرېمنىي قۇرۇلمىسى كېڭىيىش ئۈچۈن ئىچكى بوشلۇق بىلەن تەمىنلەيدۇ. كرېمنىي ئوكسىد (SiOx) نەزەرىيىۋى سىغىمى 2675 mAh / g بولۇپ ، ساپ كرېمنىيغا سېلىشتۇرغاندا كېڭىيىشنى ئازايتىدۇ. ئىلغار باغلىغۇچىلار {{8} an ئانود زەررىچىلىرىنى ساقلايدىغان ماتېرىياللار {{9} east ئېلاستىك خۇسۇسىيەتنى ئۆز ئىچىگە ئالغان بولۇپ ، ئاۋاز ئۆزگىرىشى جەريانىدا ئېلېكتر ئالاقىسىنى ساقلايدۇ.

كىرىمنىي - گرافت بىرىكمىسى ھازىر ئەڭ سودا خاراكتېرلىك ھاياتىي كۈچكە ۋەكىللىك قىلىدۇ. 5 - 15% كرېمنىينى گرافت ئانودقا ئارىلاشتۇرغاندا ، ئىشلەپچىقارغۇچىلار كرېمنىينىڭ كېڭىيىشىنىڭ بۇزغۇنچىلىق تەسىرىنى چەكلەش بىلەن بىللە ، ئىقتىدارنى كۆرۈنەرلىك ياخشىلايدۇ. بۇ ئارىلاش ماتورلۇق ئىستراتېگىيىسى ساپ گرافت ئانودقا قارىغاندا% 15 ~% 20 يۇقىرى ئېنېرگىيە زىچلىقى بىلەن تەمىنلەيدۇ ، شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا نۇرغۇن قوللىنىشچان پروگراممىلاردا 500-800 دەۋرىيلىك ھاياتلىقنى ساقلايدۇ.

تەننەرخ يەنىلا بىر مۇھىم توساق. كرېمنىي - كاربون بىرىكمە ئانودنىڭ 2024-يىلى ھەر توننىسىنىڭ باھاسى 750،000 CNY ، گرافت ئانودنىڭ ھەر توننىسىنىڭ باھاسى 50 ~ 100،000 CNY. كەسىپ ئانالىزچىلىرى تۈر كرېمنىيلىق ئانود ماتېرىياللىرىنىڭ كەڭ كۆلەمدە سودا قوللىنىشى ئۈچۈن ھەر توننىسىنى 110 مىڭدىن 70 مىڭ CNY غىچە تۆۋەنلىتىشى كېرەك.

گرافت ئانود بازىرى ماھىيەتلىك ئېشىشنى باشتىن كەچۈرمەكتە. 2022-يىلى 11 مىليارد 900 مىليون دوللار قىممىتىدىكى كەسىپ مۆلچەرىچە ، 2030-يىلغا بارغاندا بازار 50 مىليارد 830 مىليون دوللارغا يېتىدىكەن ، بۇ يىللىق ئېشىش نىسبىتى% 19.9 كە يېتىدىكەن. بۇ كېڭەيتىش ئېلېكترونلۇق ماشىنا قوبۇل قىلىش ۋە تور - كۆلەمدىكى ئېنېرگىيە ساقلاش ئورۇنلاشتۇرۇشىنى بىۋاسىتە ئىز قوغلايدۇ.

تەمىنلەش ھەرىكەتلەندۈرگۈچ كۈچى دىققەت قىلىشقا ئەرزىيدۇ. ھەر بىر توكلۇق ماشىنا باتارېيەسىدە 50 - 100 كىلوگىرام گرافت بار بولۇپ ، گرافىك لىتىيدىن ئون ھەسسە كۆپ. مەسىلەن ، تېسلا Model S نىڭ باتارېيەسى ئۈچۈن تەخمىنەن 85 كىلوگىرام گرافىت لازىم. يەرشارى EV ئىشلەپچىقىرىش سۈرئىتى تېز سۈرئەتتە كېڭىيىۋاتىدۇ ، ئېلېكترونلۇق ماشىنىلار ماشىنا سېتىش نىسبىتىنىڭ ئېشىشىنى ئىگىلىدى.

جۇڭگو گرافت تەمىنلەش زەنجىرىدە ھۆكۈمرانلىق قىلىدۇ ، ھەم تەبىئىي گرافت قېزىش ۋە بىرىكمە گرافت ئىشلەپچىقىرىشنى كونترول قىلىدۇ. بۇ مەركەزلىشىش باشقا رايونلاردىكى باتارېيە ئىشلەپچىقارغۇچىلارنىڭ تەمىنلەش بىخەتەرلىك ئەندىشىسىنى قوزغىدى. جۇڭگونىڭ 2023-يىلدىكى گرافت ماتېرىياللىرىغا بولغان ئېكسپورت چەكلىمىسى بۇ ئەندىشىلەرنى كۈچەيتىپ ، غەرب دۆلەتلىرىنىڭ دۆلەت ئىچىدىكى گرافت ئىشلەپچىقىرىش ۋە پىششىقلاپ ئىشلەش ئىقتىدارىنى تەرەققىي قىلدۇرۇشقا مەبلەغ سېلىشىنى ئىلگىرى سۈردى.

تازىلاش جەريانى دەسلەپكى خىراجەت قوزغاتقۇچقا ۋەكىللىك قىلىدۇ. قېزىۋېلىنغان تەبىئىي گرافتنى باتارېيەگە ئايلاندۇرۇش - دەرىجىلىك ماتېرىيالغا كۈچلۈك كىسلاتا ۋە كۆپ خىل پىششىقلاپ ئىشلەش باسقۇچلىرى تەلەپ قىلىنىدۇ ، بۇ مۇھىتنى ئويلىشىشنى پەيدا قىلىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، تەبىئىي گرافت ئىشلەپچىقىرىشنىڭ ئومۇمىي كاربون ئىزى سۈنئىي گرافتتىن كۆرۈنەرلىك تۆۋەن بولۇپ ، ئاساسلىقى بىرىكمە ماتېرىيالغا ئېھتىياجلىق بولغان ئېنېرگىيە - قويۇق گرافىكلاش جەريانىدىن كەلگەن.

قايتا پايدىلىنىش ھەم پۇرسەت ھەم رىقابەتنى ئوتتۇرىغا قويدى. پېنسىيەگە چىققان لىتىي {{1} ion ئىئونلۇق باتارېيەدە زور مىقداردا گرافت - بار بولۇپ ، يىغىۋېلىش مەشغۇلاتىدىن ئەسلىگە كەلتۈرۈلگەن «قارا ماسسا» نىڭ% 40- 50%. قانداقلا بولمىسۇن ، بۇ {گرافىكنى باتارېيەگە - دەرىجىگە ئايرىپ چىقىرىش ۋە قايتا - دەرىجىگە ئايرىش تېخنىكا جەھەتتە قىيىن ۋە ئىقتىسادىي جەھەتتە يەنىلا كىچىك. تەتقىقاتچىلار باتارېيە مىقدارىنىڭ ئېشىشىغا ئەگىشىپ يېپىق ھالدىكى گرافتنىڭ ئەسلىگە كېلىشىنىڭ موھىم بولىدىغانلىقىنى تونۇپ يېتىپ ، تېخىمۇ ئۈنۈملۈك يىغىۋېلىش جەريانىنى تەرەققىي قىلدۇرماقتا.

لىتىي - ئىئون باتارېيەسى گرافت ئانودنىڭ ئەڭ چوڭ قوللىنىشچان پروگراممىسىغا ۋەكىللىك قىلسىمۇ ، ماتېرىيال باشقا ئېلېكتر خىمىيىلىك سىستېمىلاردا خىزمەت قىلىدۇ. يېقىلغۇ ھۈجەيرىسىدە ، بولۇپمۇ پروتون ئالماشتۇرۇش پەردىسى يېقىلغۇ ھۈجەيرىسى (PEMFCs) دە ، گرافت ئېلېكترون ئېلىپ بارغاندا رېئاكسىيە ئورۇنلىرىغا ئوكسىگېننى تەكشى تەقسىملەيدىغان كاتود ئېقىمى تاختىسىنى شەكىللەندۈرىدۇ.

ئاليۇمىن ئىشلەپچىقىرىش ئېلېكترولىت ئېرىتىش جەريانىدا گرافت ئانودقا تايىنىدۇ. بارلىق دەسلەپكى ئاليۇمىننى ئاساسەن ئىشلەپچىقىرىدىغان Hall - Héroult جەرياندا چوڭ گرافت ئانود ئىشلىتىلگەن بولۇپ ، ئاستا-ئاستا ئوكسىدلىنىدۇ ۋە چوقۇم قەرەللىك ئالماشتۇرۇشى كېرەك. بۇ سانائەت قوللىنىشچانلىقى دۇنيا مىقياسىدا ماھىيەتلىك گرافت مىقدارىنى خورىتىدۇ.

يېڭىدىن بارلىققا كەلگەن باتارېيە خىمىيىلىك بۇيۇملىرى گرافت ئۈستىدە ئىزدىنىۋاتىدۇ. ناترىي {{1} ion ئىئون باتارېيەسى ۋە كالىي {{2} ion ئىئون باتارېيەسى گرافىك ئانودنى ئىشلىتەلەيدۇ ، گەرچە لىتىي سىستېمىسىغا سېلىشتۇرغاندا ئوخشىمىغان ئۆز-ئارا تەسىر كۆرسىتىش مېخانىزىمى ۋە ئىقتىدارى بار. بۇ خىل باتارېيە تېخنىكىسىنىڭ پىشىپ يېتىلىشىگە ئەگىشىپ ، ئۇلار گرافت ئانود ماتېرىياللىرىغا قوشۇمچە ئېھتىياج يارىتىشى مۇمكىن.

باتارېيە تەتقىقاتچىلىرى ماتېرىيالنىڭ ئاساسىي ئەۋزەللىكىدىن ۋاز كەچمەي ، گرافت ئانود ئىقتىدارىنى يۇقىرى كۆتۈرۈش ئۈچۈن بىر قانچە يول ئىزدەۋاتىدۇ.

ئارىلىق قۇرۇلۇشى SEI قەۋىتىنىڭ شەكىللىنىشىنى ئەلالاشتۇرۇشقا ئەھمىيەت بېرىدۇ. SEI لىتىي توشۇش ھەرىكەتلىرى ، ئايلىنىشچانلىقى ۋە بىخەتەرلىك ئالاھىدىلىكىنى بەلگىلەيدۇ. ئىلغار ئېلېكترولىت خۇرۇچلىرى ۋە يەر يۈزىنى داۋالاش تېخىمۇ نېپىز ، تېخىمۇ تەكشى بولغان SEI قەۋىتى ھاسىل قىلىشنى مەقسەت قىلىدۇ ، ئىئون ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى ئەڭ يۇقىرى چەككە يەتكۈزۈش بىلەن بىرگە شەكىللىنىش جەريانىدا لىتىي سەرپىياتىنى ئەڭ تۆۋەن چەككە يەتكۈزىدۇ.

زەررىچە قۇرۇلۇش گرافىك مورفولوگىيىسىنى ئۆزگەرتىپ ، ئىقتىدارنى ئۆستۈرىدۇ. تەتقىقاتچىلار كونترول قىلىنغان تۆشۈكچىلەر قۇرۇلمىسى ، يەر يۈزى - ئۆزگەرتىلگەن زەررىچىلەر بىلەن ئېلېكترولىت ھۆللىكى ياخشىلانغان زەررىچىلەر ۋە ئوخشىمىغان گرافت تىپلىرىنى بىرلەشتۈرگەن بىرىكمە قۇرۇلمىلارنى تەكشۈرۈپ ، سىغىم ۋە سۈرئەت ئىقتىدارىنى ئەلالاشتۇرۇۋاتىدۇ.

ئارىلىق ئارىلىقىنى ئۆزگەرتىش باشقا ئۇسۇلغا ۋەكىللىك قىلىدۇ. گرافېن قەۋىتى {{1} between ئارىسىدىكى ئارىلىقنى ئازراق كېڭەيتىش ئارقىلىق ، خىمىيىلىك ئۆز-ئارا باغلىنىش ياكى قۇرۇلما كەمتۈكلىكى ئارقىلىق - تەتقىقاتچىلار لىتىينىڭ تارقىلىش سۈرئىتىنى تېزلىتىدۇ. 2024-يىلدىكى يېقىنقى خىزمەتلەر قۇرۇلمىنىڭ مۇقىملىقىنى ساقلاش بىلەن بىللە ، ئىنچىكىلىك بىلەن كونترول قىلىنغان ئۆز-ئارا ئۇلىنىشنىڭ 0.3354 nm دىن 0.342 nm غىچە تېز سۈرئەتتە - توك قاچىلاش ئىقتىدارىنى كۆرۈنەرلىك يۇقىرى كۆتۈرگەنلىكىنى كۆرسىتىپ بەردى.

سىر تېخنىكىسى داۋاملىق تەرەققىي قىلماقتا. قاتتىق كاربون ۋە يۇمشاق كاربون يېپىشقاقلىقى ئوخشىمىغان مەنپەئەتلەرنى تەمىنلەيدۇ: قاتتىق كاربون يېپىش سۈرئىتىنىڭ ئۈنۈمىنى يۇقىرى كۆتۈرىدۇ ، بولۇپمۇ يۇقىرى زىچلىقتا ، يۇمشاق كاربون يېپىنچىسى دەسلەپكى كولومبىك ئۈنۈمى ۋە ۋېلىسىپىت مىنىشنىڭ مۇقىملىقىنى ئۆستۈرىدۇ. قوللىنىشچان تەلەپكە ئاساسەن مۇۋاپىق سىرلاش ماتېرىياللىرىنى تاللىغاندا ، باتارېيەنىڭ ئىقتىدارىنى بەلگىلەيدىغان سىغىمى - نىسبىتى - ئۈچبۇلۇڭنى ئەلالاشتۇرغىلى بولىدۇ.

Graphite Anode

گرافىك باشقا ماتېرىياللار بىرلا ۋاقىتتا ماسلىشىدىغان نۇرغۇن تەلەپلەرنى تەڭپۇڭلاشتۇرىدۇ. ئۇنىڭ قاتلاملىق قۇرۇلمىسى تەبىئىي لىتىي ئىئونىنى ئەڭ كىچىك ھەجىم ئۆزگىرىشى (% 10 كىمۇ يەتمەيدۇ) بىلەن سىغدۇرالايدۇ ، مىڭلىغان توك دەۋرىيلىكىنى قوزغىتىدۇ. ماتېرىيال ئىنتايىن تۆۋەن يوشۇرۇن ھالەتتە (0.01 - 0.2 V) مەشغۇلات قىلىدۇ ، باتارېيەنىڭ توك بېسىمىنى ئەڭ يۇقىرى چەككە يەتكۈزىدۇ. ئۇ مول ، نىسبەتەن ئەرزان ، نەچچە ئون يىللىق سودا ئىشلىتىلگەندىن كېيىن چۈشىنىشلىك. كرېمنىيغا ئوخشاش ماتېرىياللار تېخىمۇ يۇقىرى سىغىم بىلەن تەمىنلىسىمۇ ، ئۇلار گرافتتىن ساقلىنىدىغان ئېغىر ھەجىم كېڭەيتىش مەسىلىسىگە دۇچ كېلىدۇ.

تەبىئىي گرافت كان ئېچىش مەشغۇلاتىدىن كەلگەن بولۇپ ، كىرىستاللىقى يۇقىرى بولغاچقا ، ئادەتتە تېخىمۇ ياخشى توك ئۆتكۈزۈشچانلىقى بىلەن تەمىنلەيدۇ. بىرىكمە گرافىك ئۈچۈن ھەر توننىسى - تەخمىنەن 1.1 × 10⁴ MJ بىلەن ھەر توننىسىنىڭ 4 × 10⁴ MJ ئىشلەپچىقىرىشى ئۈچۈن ئاز ئېنېرگىيە تەلەپ قىلىدۇ. بىرىكمە گرافت نېفىت كوكسىنى 2500 گرادۇستىن يۇقىرى قىزىتىش ئارقىلىق ياسالغان بولۇپ ، تېخىمۇ تۇراقلىق خۇسۇسىيەت ۋە ساپلىق بىلەن تەمىنلەيدۇ. نۆۋەتتە ، بۇ ساھە مۇھىت ۋە تەننەرخ ئەۋزەللىكى سەۋەبىدىن تەبىئىي گرافتنىڭ بازار ئۈلۈشى ئېشىۋاتقان بولسىمۇ ، سانائەتتە تەخمىنەن% 55 بىرىكمە ۋە% 45 تەبىئىي گرافت ئىشلىتىلىدۇ.

گرافىك ئانود تېز توك قاچىلاش بىلەن رىقابەتكە دۇچ كېلىدۇ. توك قاچىلاش بەك يۇقىرى بولۇپ كەتسە ، لىتىي ئىئونلىرى گرافت قۇرۇلمىسىغا قىستۇرۇلغاندىنمۇ تېز يېتىپ كېلىپ ، ئۇلارنىڭ ئورنىغا ئانود يۈزىدىكى مېتال لىتىي سۈپىتىدە تەخسە ھاسىل قىلىدۇ. بۇ لىتىي تاختا سىغىمىنى تۆۋەنلىتىدۇ ۋە باتارېيەگە زىيان سالىدۇ. تەتقىقاتچىلار يەر يۈزى سىرلاش ، ئېلېكترولىتنى ئەلالاشتۇرۇش ۋە زەررىچە قۇرۇلۇشى ئارقىلىق تېز - توك قاچىلاش ئىقتىدارىنى يۇقىرى كۆتۈرۈۋاتىدۇ ، يېقىنقى 2024-يىلدىكى تەتقىقاتلار قوبۇل قىلىنىدىغان دەۋرىيلىك ھاياتنى ساقلاپ قېلىش بىلەن بىللە ، 6C توك قاچىلاش نىسبىتى (10 مىنۇتلۇق توك) نى قولغا كەلتۈردى.

كىرىمنىي گەرچە ھەل قىلىش چارىسىنىڭ بىر قىسمى بولسىمۇ ، يېقىن كەلگۈسىدە گرافتنىڭ ئورنىنى تولۇق ئالالمايدۇ. كرېمنىي گرافتقا قارىغاندا 10 ھەسسە يۇقىرى ئىقتىدار بىلەن تەمىنلەيدۇ ، ئەمما توك قاچىلاش جەريانىدا% 300 كېڭىيىپ ، تېز بۇزۇلۇشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. ئەمەلىي ئۇسۇلدا كرېمنىي - گرافت بىرىكمىسى ئىشلىتىلگەن بولۇپ ،% 5-15 لىك كرېمنىينى گرافت ئانودقا ئارىلاشتۇرۇپ ، كېڭىيىش مەسىلىسىنى باشقۇرۇش بىلەن بىللە ، ئېنېرگىيەنىڭ زىچلىقى% 15 تىن% 20 كىچە يۇقىرى بولىدۇ. ساپ كرېمنىي ئانود يەنىلا تەرەققىياتتا قالدى ، تاۋارلىشىش بەلكىم قوبۇل قىلغىلى بولىدىغان دەۋرىيلىك ھاياتنى قولغا كەلتۈرۈش ۋە تەننەرخنى تۆۋەنلىتىشكە باغلىق.

گرافىك ئانودى ئاددىي كۆرۈنگەن ماتېرىياللارنىڭ ئاشۇ ئاددىيلىق سەۋەبىدىن دائىم قانداق ئىشلەيدىغانلىقىنى مىسال قىلىپ كۆرسەتتى. لىتىي ئىئونلىرى {{1} charge توك قاچىلىغاندا بارىدىغان جايغا ئېھتىياجلىق ، مۇقىم ، كەينىگە ياندۇرغىلى بولىدۇ ھەمدە بىر نەچچە ئايلىنىشتىن كېيىن پارچىلىنىپ كەتمەيدۇ. گرافىكنىڭ قاتلاملىق قۇرۇلمىسى دراما ياكى مۇرەككەپ بولمايدىكەن. تەتقىقاتچىلار تېخىمۇ يۇقىرى سىغىمچانلىقى ۋە تېز توك قاچىلاشنى قوغلاشقاندا ، ئۇلار گرافتنىڭ ئاساسىي ئالاھىدىلىكىدىن بەك يىراقلاپ كېتىشنىڭ دائىم پايدىدىن ئۈستۈن تۇرىدىغان مەسىلىلەرنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدىغانلىقىنى بايقىدى. بۇ ماتېرىيالنىڭ لىتىي {{5} ion باتارېيەدە داۋاملىق ھۆكۈمرانلىق قىلىشى بەلكىم چەكلىمىگە قارىماي نەچچە ئون يىل داۋاملىشىشى مۇمكىن ، ئەمما بۇ چەكلىمىلەرنى باشقۇرغىلى ۋە ياخشى- چۈشىنىشكە بولىدۇ.

سانلىق مەلۇمات مەنبەسى:

گرافىك ئانود ماتېرىيالى سۈپىتىدە: ئاساسىي مېخانىزم ، يېقىنقى ئىلگىرىلەش ۋە ئىلگىرىلەش - ئېنېرگىيە ساقلاش ماتېرىياللىرى (2020)

يەرشارى گرافىك ئانود بازىرى ئانالىزى - پەزىلەت بازىرى تەتقىقاتى (2024)

ئىلغار لىتىينىڭ تەبىئىي گرافت ئانودى - ئىئون باتارېيەسى - خىمىيىلىك قۇرۇلۇش ژورنىلى (2024)

لىتىي - ئىئون باتارېيەسىنىڭ كاربون ئانودىنىڭ كەلگۈسى - كاربون كەلگۈسى (2024)

لىتىي {{1} ion ئىئونلۇق باتارېيەگە تېز - توك قاچىلاش گرافىك ئانودى - قوللىنىشچان فىزىكا خېتى (2024)

تېز - گرافىك ئانودىغا باھا

گرافىك: يېڭى ھالقىلىق مىنېرال ماددا - تەبىئەت باھالاش ماتېرىياللىرى (2025)