Төрөл бүрийн хэрэглээний салбарт (жишээлбэл, литийн батерейны анод болон хөнгөн цагааны катод) графитжуулсан газрын тосны коксын индексийн шаардлагын гол чиглэлүүд юу вэ?

Лити-ион батерейны анод ба хөнгөн цагаан катод гэсэн хоёр гол хэрэглээний салбарт бал чулуужсан газрын тосны коксын дивергент индексийн шаардлага

Графитжуулсан газрын тосны коксын индексийн шаардлага нь лити-ион батерейны анод болон хөнгөн цагаан катодын химийн найрлага, физик бүтэц, электрохимийн гүйцэтгэлд мэдэгдэхүйц ялгааг харуулж байна. Гол тэргүүлэх чиглэлүүдийг дараах байдлаар нэгтгэн дүгнэв.

I. Лити-ион батерейны анод: Бүтцийн тогтвортой байдлыг харгалзан үзвэл гол цөм болох электрохимийн гүйцэтгэл

1. Хүхрийн агууламж багатай (<0.5%)
   Хүхрийн үлдэгдэл нь графитжуулалтын явцад талстын агшилт, тэлэлтийг өдөөж, электродын эвдрэлд хүргэдэг. Үүнээс гадна, хүхэр нь өндөр температурт хий ялгаруулж, хатуу электролитийн интерфазын (SEI) хальсыг гэмтээж, эргэлт буцалтгүй хүчин чадлын алдагдалд хүргэдэг. Жишээлбэл, GB/T 24533-2019 нь лити-ион батерейны анодод ашигладаг графитын хүхрийн агууламжийг хатуу хянахыг шаарддаг.
2. Үнсний агууламж багатай (≤0.15%)
   Үнсэн дэх металлын хольц (жишээ нь, натри, төмөр) нь электролитийн задралыг хурдасгаж, батерейны задралыг хурдасгадаг. Натрийн хольц нь анодын зөгийн үүрний исэлдэлтийг өдөөж, мөчлөгийн ашиглалтын хугацааг бууруулдаг. Өндөр цэвэршилттэй бал чулуунд үнсний агууламжийг 0.15%-иас доош бууруулахын тулд "гурван өндөр" процесс (өндөр температур, өндөр даралт, өндөр цэвэршилттэй түүхий эд) шаардлагатай.
3. Өндөр талстжилт ба чиглэсэн зохион байгуулалт
   • Өндөр нягтрал: Бал чулуун талстжилтыг тусгадаг; өндөр нягтрал нь лити-ионыг оруулах/ялгах дараалсан сувгуудыг хангаж, хурдны гүйцэтгэлийг сайжруулдаг.
   • Дулааны тэлэлтийн бага коэффициент: Шилэн бүтэцтэй зүү кокс нь хөвөн коксынхоос 30%-иар бага дулааны тэлэлтийн коэффициент үзүүлдэг бөгөөд цэнэглэх/цэнэггүйжүүлэх мөчлөгийн үед эзэлхүүний тэлэлтийг багасгадаг (жишээлбэл, анизотроп бал чулуу нь С тэнхлэгийн дагуу тэлж, батерейны хаван үүсгэдэг).
4. Тэнцвэртэй бөөмийн хэмжээ ба тодорхой гадаргуугийн талбай
   • Өргөн хэмжээний хэсгүүдийн тархалт: D10, D50, D90 параметрүүдийг оновчтой болгосон нь жижиг хэсгүүдийг том хэсгүүдийн хоорондох хоосон зайг дүүргэх боломжийг олгож, цоргоны нягтралыг сайжруулдаг (цоргоны нягтрал өндөр байх нь нэгж эзэлхүүн дэх идэвхтэй материалын ачааллыг нэмэгдүүлдэг боловч хэт их хэмжээ нь электролитийн норгох чадварыг бууруулдаг).
   • Дунд зэргийн өвөрмөц гадаргуугийн талбай: Өндөр өвөрмөц гадаргуугийн талбай (>10 м²/г) нь литийн ионы шилжилтийн замыг богиносгож, хурдны гүйцэтгэлийг нэмэгдүүлдэг боловч SEI хальсны талбайг томруулж, анхны кулон үр ашгийг (ICE) бууруулдаг.
5. Анхны Куломбын өндөр үр ашиг (≥92.6%)
   Эхний цэнэглэх/цэнэггүйжүүлэх мөчлөгийн үед SEI үүсэх үед литийн хэрэглээг багасгах нь өндөр энергийн нягтралыг хадгалахад чухал үүрэгтэй. Стандартууд нь анхны цэнэггүйжүүлэх хүчин чадал ≥350.0 мАч/г ба ICE ≥92.6% байхыг шаарддаг.

II. Хөнгөн цагаан катодууд: Цахилгаан дамжуулах чанар ба дулааны цохилтын эсэргүүцэл нь гол тэргүүлэх чиглэлүүд юм

1. Хүхрийн агууламжийн хяналтыг ангилсан
   • Бага хүхрийн кокс (S < 0.8%): Ган үйлдвэрлэх явцад хүхрийн нөлөөгөөр хий хөөж, хагарахаас урьдчилан сэргийлэх зорилгоор дээд зэрэглэлийн бал чулуун электродуудад ашигладаг бөгөөд нэг тонн тутамд гангийн хэрэглээг бууруулдаг (жишээлбэл, нэг үйлдвэр бага хүхрийн кокс ашиглан анодын хэрэглээг 12%-иар бууруулсан).
   • Дунд зэргийн хүхрийн кокс (S 2%–4%): Хөнгөн цагааны электролизийн анодод тохиромжтой, өртөг болон гүйцэтгэлийг тэнцвэржүүлдэг.
2. Өндөр үнс тэсвэрлэлт (тусгай хольцын хяналттай)
   Хөнгөн цагааны электролизийн гүйдлийн үр ашгийг үе үе бууруулахаас зайлсхийхийн тулд үнсэн дэх ванадийн агууламж ≤0.03% байх ёстой. Анодын зөгийн сархинаг исэлдэлтээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд натрийн хольцыг хатуу хяналтанд байлгах шаардлагатай.
3. Өндөр талстжилт ба дулааны цохилтын эсэргүүцэл
   Зүүтэй кокс нь өндөр нягтралтай, бат бөх, бага абляцитай, маш сайн дулааны цохилтод тэсвэртэй тул хөнгөн цагааны электролизийн үед байнга дулааны хэлбэлзлийг тэсвэрлэх боломжийг олгодог ширхэгт бүтэцтэй тул илүүд үздэг. Дулааны тэлэлтийн бага коэффициент нь бүтцийн эвдрэлийг багасгаж, катодын ашиглалтын хугацааг уртасгадаг.
4. Бөөмийн хэмжээ ба механик бат бэх
   • Бөөн хэсгүүдийг илүүд үздэг: Тээвэрлэлт болон шатаах явцад эвдрэхээс сэргийлж нунтаг кокаины агууламжийг бууруулж, механик бат бөх чанарыг хангана.
   • Кальцинжуулсан кокаины өндөр хувь: Хөнгөн цагааны электролизийн анодод цахилгаан дамжуулах чанар болон зэврэлтээс хамгаалах чадварыг нэмэгдүүлэхийн тулд 70% калцинжуулсан кокс ашигладаг.
5. Өндөр цахилгаан дамжуулах чанар
   Зүүтэй кокс электродууд нь 100,000 А гүйдэл дамжуулах чадвартай бөгөөд зуух бүрт 25 минутын ган хайлуулах үр ашгийг бий болгож, ердийн коксоос гурав дахин өндөр цахилгаан дамжуулах чадварыг бий болгож, эрчим хүчний хэрэглээг мэдэгдэхүйц бууруулдаг.

III. Гол ялгааны хураангуй

IV. Салбарын чиг хандлага

• Лити-ион батерейны анод: Шинэ цөмийн бүтэцтэй кокс (радиаль бүтэцтэй) болон давирхайгаар өөрчлөгдсөн кальцинжуулсан кокс (хатуу нүүрстөрөгчийн анодын мөчлөгийн ашиглалтын хугацааг уртасгах) нь эрчим хүчний нягтрал болон мөчлөгийн гүйцэтгэлийг цаашид оновчтой болгох судалгааны шинээр гарч ирж буй гол цэгүүд юм.
• Хөнгөн цагаан катод: Цахиурын карбидыг нунтаглах зориулалттай 750 мм-ийн том хэмжээтэй зүү коксын электрод болон дунд зэргийн хүхрийн коксын эрэлт хэрэгцээ өсөн нэмэгдэж байгаа нь материалын хөгжлийг цахилгаан дамжуулах чанар болон элэгдэлд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэхэд түлхэц болж байна.