Активированный уголь для литиевых батарей

Главная /
Активированный уголь /
Области применения активированного угля /
Активированный уголь для накопления энергии /
Активированный уголь для литиевых батарей

Активированный уголь играет ключевую роль в производстве литий-ионных аккумуляторов — он используется в качестве электропроводящей добавки, агента, способствующего образованию пор, и вещества, очищающего электролит, что повышает электропроводность электрода, увеличивает эффективность переноса ионов и удаляет воду и примеси из электролитной системы, что позволяет достичь максимальной эффективности по энергетической плотности, сроку службы и безопасности аккумулятора.

Что такое активированный уголь для литиевых батарей?

Литий-активный уголь представляет собой особый класс активированного угля, который используется для решения различных задач при производстве литий-ионных аккумуляторов — в качестве добавки, обеспечивающей проводимость электрода, агента, формирующего поры в составе электродной пасты, а также средства для очистки электролита от воды, кислотных примесей и органических загрязнителей из раствора электролита батарейного качества перед сборкой элементов.

В отличие от активированного угля, используемого для фильтрации и очистки, сорта угля для литиевых элементов производятся в соответствии с чрезвычайно строгими требованиями, которые включают площадь поверхности по методу БЕТ, электропроводность, распределение диаметров зерен, влажность, загрязненность магнитными частицами и содержание металлических примесей. Каждый из этих параметров напрямую влияет на свойства аккумулятора — электропроводность, кинетические свойства переноса ионов лития, внутреннее сопротивление, емкость, циклический ресурс, а также, что особенно важно, тепловыделение и безопасность. Даже незначительное количество металлических примесей или влаги в ACCC может вызвать внутреннее короткое замыкание, ускорить снижение емкости или привести к тепловыделению в готовом аккумуляторном элементе.

В связи с быстрым ростом спроса на электромобили, развитие энергосистем и ужесточением требований к электромобилям во всем мире потребность в LCI стремительно растет, в результате чего выбор материалов и аттестация поставщиков становятся ключевым этапом в процессе производства аккумуляторных элементов.

Основные преимущества активированного угля для литиевых батарей

Повышенная проводимость электродов и способность выдерживать высокие скорости заряда: Активированный уголь используется в качестве проводящего вещества как в положительных, так и в отрицательных электродах для повышения электропроводности всей матрицы электрода, снижения внутреннего сопротивления, увеличения скоростных характеристик в условиях интенсивной зарядки и разрядки, а также для обеспечения более быстрой зарядки электромобилей и аккумуляторных батарей для электромобилей.
Оптимизация переноса ионов за счет регулируемой пористости: Активированный уголь, используемый в литиевых батареях, обладает тщательно контролируемой структурой пор, которая обеспечивает формирование взаимосвязанных сетей переноса ионов в электроде — это способствует быстрой диффузии ионов лития к поверхности активного материала, снижает концентрационную поляризацию при высокой скорости разряда и позволяет сохранять ёмкость во всём рабочем диапазоне температур батарейного элемента.
Очистка электролита для повышения безопасности элементов и увеличения срока службы: Слой активированного угля для очистки электролита аккумулятора способен удалять остатки воды, фтористого водорода, органических загрязнителей и растворённых ионов металлов, которые ускоряют разрушение электролита, способствуют нестабильному состоянию твёрдого электролитного слоя (SEI) и повышают риск тепловых потерь — что напрямую способствует повышению безопасности готовой ячейки, эффективности первого цикла и долговечности при многократных циклах заряда-разряда.
Сверхнизкое содержание магнитных частиц и металлических примесей: Строгий контроль содержания металлических примесей, таких как Fe, Ni, Cu и других, с точностью до частей на миллион позволит предотвратить образование внутреннего короткого замыкания из-за отложения металлических частиц на сепараторной пленке — это ключевое правило безопасности для автомобильных аккумуляторов, производимых в соответствии со стандартом IATF 16949 и эквивалентными требованиями контроля качества.
Однородный размер частиц для равномерной обработки электродной суспензии: Строго контролируемое гранулометрическое распределение гарантирует необходимые реологические свойства электродной пасты, однородность нанесения покрытия и равномерность толщины электрода при высокой производительности производства аккумуляторных электродов.

Проблемы отрасли

Загрязнение металлическими примесями создает серьезные угрозы безопасности

Даже частицы металлов, таких как Fe, Ni, Cu и другие, содержащиеся в активированном угле в концентрации порядка частей на миллион, могут осаждаться на мембране элемента, что приводит к внутреннему короткому замыканию, ускорению потери объема и тепловым потерям, что представляет собой недопустимую угрозу безопасности для автомобильного литиевого аккумулятора.

Стабильность размера частиц имеет решающее значение для выхода готовой продукции при изготовлении электродов

Неравномерное распределение частиц активированного угля по размеру приводит к неравномерной вязкости электродной пасты, дефектам нанесения покрытия и неравномерной толщине электродов на высокоскоростной линии нанесения покрытий — что напрямую ведет к снижению производительности, ухудшению однородности характеристик между элементами и увеличению затрат на контроль качества на крупном заводе по производству аккумуляторов.

Оптимизация соотношения между повышением проводимости и содержанием активного материала

Добавление активированного угля в качестве электропроводящей добавки повышает электропроводность электрода, но занимает место и увеличивает вес, которые в противном случае могли бы быть использованы для активного слоя катода или анода; поэтому необходимо оптимизировать содержание угля, чтобы обеспечить максимальную эффективность электропроводности, не приводя при этом к недопустимому снижению энергетической плотности конечного аккумуляторного элемента.

Обзор продукта

Конкретные сценарии применения — активированный уголь для литиевых батарей

Проводящая добавка для катодного электрода

Активированный уголь входит в состав суспензии положительного электрода литий-ионных аккумуляторов — наряду с NMC, LFP и NCA — в качестве электропроводящей добавки, которая создает и поддерживает путь электропроводности по всей матрице электрода. Активный уголь снижает внутреннее сопротивление электрода, соединяя частицы низкопроводящего активного вещества с токосъемником, повышает скоростные характеристики при высоких токах заряда и разряда, увеличивает использование емкости при низких температурах, а также сохраняет целостность электрода при изменениях объёма, связанных с процессами интеркаляции и деинтеркаляции лития.

Модификация анодных электродов и применение твердого углерода

Активный уголь и твердоуглеродистые материалы на основе биомассы, смолы или полимерных прекурсоров изучаются в качестве альтернативы графиту для анода литий-ионных аккумуляторов — особенно в натрий-ионных и литий-ионных элементах нового поколения, в которых хаотичная углеродная структура активных и твердоуглеродистыхуглеродных материалов создаёт благоприятные условия для вставки ионов натрия и лития при потенциале и ёмкости, дополняющих свойства традиционного графитового анода. Твёрдый углерод, получаемый путём контролируемой активации органического прекурсора, становится предпочтительным анодным материалом для коммерческих натрий-ионных аккумуляторов.

Очистка электролита аккумулятора

Необходимо тщательно очистить высокочистый раствор электролита для аккумуляторов — как правило, гексафторфосфат лития (LiPF), растворимый в органическом карбонатном растворителе, — с целью удаления остатков воды, фтористоводородной кислоты, растворенных ионов металлов и органических загрязнений, образовавшихся в процессе синтеза и переработки электролита. В процессе электролитической очистки используется слой, наполненный активированным углем, или этап обработки шлама для поглощения таких микрочастиц, что позволяет улучшить химические свойства электролита, повысить качество межфазного слоя твердого электролита (SEI), снизить необратимую потерю ёмкости в первом цикле и повысить долгосрочную циклическую стабильность готового литиевого аккумулятора.

Электродный порообразователь для усиления ионного транспорта

В некоторых составах электродов литиевых элементов микроактивированные угольные зерна вводятся в покрытие электрода в качестве элемента, формирующего поры, — создавая в конструкции спрессованного электрода контролируемую сеть пор, которая способствует проникновению электролита и диффузии ионов лития к поверхности активного материала, расположенной глубоко внутри толстого электрода. Данный метод представляет особую ценность при разработке электродов с высокой плотностью энергии, в которых увеличение количества активного материала на единицу площади приводит к ограничению ионного переноса, что снижает скорость заряда и разряда, а также емкость объёма при недостаточном контроле пористости электрода.¹

Нанесение сепараторного покрытия и функционального слоя

В рамках научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ активированный уголь внедряется в разделительную краску LiBe и функциональные прослойки, которые могут использоваться для поглощения растворенных ионов переходных металлов, промежуточных соединений типа «полисульфид-шаттл» и продуктов электролитического разложения, накапливающихся в элементах и ускоряющих их износ. Функциональная разделительная краска с активированным углем поглощает такие загрязняющие вещества до того, как они осядут на электроде или проникнут через перегородку, загрязняя противоположный электрод, что позволяет увеличить циклический ресурс и повысить ёмкость в передовых литий-ионных аккумуляторах.

Очистка газа, используемого в технологическом процессе, и добавок к электролиту

В период формования литиевого аккумуляторного элемента — на этапе первоначальной зарядки/разрядки, в ходе которого образуется слой SEI и происходит активация элемента, — образование газа в результате разложения электролита и остаточной воды приводит к расширению элемента, уменьшением объёма и повышением внутреннего давления, что ставит под угрозу целостность элемента. Активированный уголь используется в системе газоочистки на предприятии по производству аккумуляторов для улавливания и удаления паров органических растворителей, фтора и ядовитых газов, выделяющихся в ходе циркуляции при формировании и операций по заливке электролита.

Утилизация аккумуляторов и переработка отходов по истечении срока службы

В связи с ростом числа электромобилей и автопарков электромобилей, срок службы которых подходит к концу, активированный уголь используется в процессах переработки аккумуляторов и гидрометаллургии — в частности, для очистки потока лития, кобальта, никеля и марганца из раствора выщелачивания «черной массы». Фаза адсорбции на активированном угле: удаление органических примесей, остаточных соединений, связывающих электроды, и микрозагрязнений из жидкости, полученной при переработке металлов.

Преимущества нашего активированного угля для литиевых батарей

Значительное повышение проводимости электродов для обеспечения более высокой производительности при высоких токовых нагрузках

Активированный уголь литиевого качества, используемый в качестве проводящей добавки, значительно повышает электропроводность электродов. Он снижает внутреннее сопротивление, улучшает скоростные характеристики при высоких токах заряда и разряда, а также способствует более быстрой зарядке литий-ионных аккумуляторных элементов для электромобилей и бытовой электроники.

Сверхнизкое содержание примесей для повышения безопасности ячеек и увеличения срока службы

Строгий контроль содержания металлических примесей, магнитных частиц и влаги в соответствии со стандартами, предъявляемыми к аккумуляторным материалам, предотвращает внутренние короткозамкнутия, сдерживает нестабильность SEI и снижает риск теплового разгона. Это напрямую повышает показатели безопасности готовых элементов аккумуляторов, улучшает кулоновский КПД в первом цикле и способствует сохранению емкости в долгосрочной перспективе на протяжении всего срока службы аккумулятора.

Точная очистка электролита для оптимизации образования элементов и повышения их производительности

Активированный уголь высокой чистоты удаляет остаточную влагу, фтористоводородную кислоту, растворённые металлы и органические примеси из электролитных растворов перед заполнением элементов. Этот процесс повышает химическую стабильность электролита, улучшает качество формирования SEI-слоя, снижает необратимую потерю ёмкости во время циклов формирования и оптимизирует энергетическую плотность и циклическую стойкость готовых литиевых элементов.

Найти все категории активированного угля

Эффективность литиевых батарей зависит, в первую очередь, от выбора марок активированного угля, произведенных с соблюдением строгих требований к чистоте, электропроводности и размеру частиц, предъявляемых стандартами качества аккумуляторных элементов. Мы предлагаем широкий ассортимент продуктов из активированного угля, отличающихся сверхнизким содержанием металлических примесей, площадью поверхности по методу БЭТ и тщательно регулируемым уровнем влажности, разработанных специально для использования в электродах, электролитах и твердоуглеродных материалах. Ознакомьтесь с нашим полным каталогом, чтобы сравнить технические характеристики и определить подходящий сорт для производства ваших элементов.

Найти все промышленные решения

Производство литиевых батарей является одним из важнейших направлений применения в быстроразвивающейся области проблем, связанных с передовыми материалами, в которой высокоэффективные химические материалы играют решающую роль с точки зрения функциональности. Независимо от того, работаете ли вы в сфере накопления энергии, водоочистки, очистки промышленных газов, борьбы с загрязнением воздуха или восстановления окружающей среды, мы используем активированный уголь, оксид алюминия, диоксид титана и другие высокотехнологичные материалы. Найдите подходящие материалы и методы их применения, отвечающие вашим конкретным задачам и требованиям к эксплуатационным характеристикам.

Услуги по упаковке и логистике

Надежная и настраиваемая упаковка

Продукция должна быть упакована в прочный влагонепроницаемый пакет или контейнер для сыпучих грузов, что обеспечит чистоту и сохранность груза при транспортировке. Возможны индивидуальные варианты упаковки с учетом особых требований к размерам и условиям погрузки-разгрузки.

Надежная и гибкая международная доставка

Сотрудничая с надежными партнерами в сфере логистики, мы предлагаем гибкую систему доставки морских, воздушных и наземных грузов. Оперативная доставка и безопасная перевозка в любую точку мира.

Специализированная служба по координации заказов и поддержки

Мы предлагаем специальную поддержку в области отслеживания и документирования на всех этапах — от подтверждения заказа до последней отправки. Наличие технической и логистической поддержки гарантирует успешное функционирование цепочки поставок.

Готовы найти идеальное промышленное решение?

Как сделать заказ!

Отправьте нам свой подробный запрос или запросите индивидуальное ценовое предложение с учетом ваших требований к активированному углю.

Получите полное предложение, включающее подробную информацию о продукции, цены и сроки доставки.

Подтвердите свой заказ и перейдите к безопасной оплате.

Ваш заказ будет обработан, тщательно упакован и оперативно отправлен.

Сосредоточьтесь на доставке и не стесняйтесь обращаться к нашим специалистам службы технической поддержки.

Запросите информацию прямо сейчас!

Свяжитесь с нами прямо сейчас, чтобы получить индивидуальное предложение или техническую поддержку.