توجد العديد من المؤشرات التقنية لمواد الأنود الجرافيتي، ويصعب حصرها جميعًا، وتشمل بشكل أساسي المساحة السطحية النوعية، وتوزيع حجم الجسيمات، والكثافة الظاهرية، وكثافة الضغط، والكثافة الحقيقية، والسعة النوعية للشحن والتفريغ الأوليين، والكفاءة الأولية، وغيرها. بالإضافة إلى ذلك، توجد مؤشرات كهروكيميائية مثل أداء الدورة، وأداء المعدل، والتورم، وما إلى ذلك. فما هي مؤشرات أداء مواد الأنود الجرافيتي؟ يُقدم لكم المحتوى التالي من قِبل شركة HCMilling (Guilin Hongcheng)، الشركة المصنعة لـمواد الأنود مطحنة طحن.

01 مساحة سطحية محددة

يشير إلى مساحة سطح الجسم لكل وحدة كتلة. كلما صغر حجم الجسيم، زادت مساحة السطح النوعية.

يتميز القطب السالب ذو الجسيمات الصغيرة ومساحة السطح النوعية العالية بوجود قنوات أكثر ومسارات أقصر لهجرة أيونات الليثيوم، مما يُحسّن أداء الشحن والتفريغ. مع ذلك، ونظرًا لكبر مساحة التلامس مع الإلكتروليت، فإن مساحة تكوين طبقة SEI تكون كبيرة أيضًا، مما يُقلل الكفاءة الأولية. في المقابل، تتميز الجسيمات الأكبر حجمًا بكثافة تماسك أعلى.

يفضل أن تكون المساحة السطحية النوعية لمواد الأنود الجرافيتي أقل من 5 م2/غ.

02 توزيع حجم الجسيمات

يتمثل تأثير حجم جسيمات مادة الأنود الجرافيتي على أدائها الكهروكيميائي في أن حجم جسيمات مادة الأنود سيؤثر بشكل مباشر على كثافة المادة ومساحة السطح النوعية للمادة.

سيؤثر حجم كثافة الضغط بشكل مباشر على كثافة الطاقة الحجمية للمادة، ولا يمكن تحقيق أقصى أداء للمادة إلا من خلال التوزيع المناسب لحجم الجسيمات.

كثافة الصنبور 03

الكثافة المقاسة هي كتلة المادة الفعالة لكل وحدة حجم، وتُقاس بالاهتزاز الذي يجعل المسحوق يبدو متراصًا بشكل محكم نسبيًا. وهي مؤشر مهم لقياس المادة الفعالة. حجم بطارية الليثيوم أيون محدود، فإذا كانت الكثافة المقاسة عالية، فإن كتلة المادة الفعالة لكل وحدة حجم تكون كبيرة، وبالتالي تكون سعة البطارية كبيرة.

04 كثافة الدمك

كثافة الضغط خاصة بشكل أساسي بقطعة القطب، والتي تشير إلى الكثافة بعد الدرفلة بعد تصنيع المادة الفعالة للقطب السالب والمادة الرابطة في قطعة القطب، كثافة الضغط = كثافة المساحة / (سمك قطعة القطب بعد الدرفلة مطروحًا منه سمك رقائق النحاس).

ترتبط كثافة الضغط ارتباطًا وثيقًا بالسعة النوعية للورقة وكفاءتها ومقاومتها الداخلية وأداء دورة البطارية.

العوامل المؤثرة على كثافة التراص: حجم الجسيمات وتوزيعها وشكلها كلها لها تأثير.

05 الكثافة الحقيقية

وزن المادة الصلبة لكل وحدة حجم من مادة في حالة كثافة مطلقة (باستثناء الفراغات الداخلية).

بما أن الكثافة الحقيقية تُقاس في حالة الضغط، فإنها ستكون أعلى من الكثافة بعد الضغط. عموماً، الكثافة الحقيقية > الكثافة بعد الضغط > الكثافة بعد الضغط.

06 السعة النوعية الأولى للشحن والتفريغ

تتميز مادة الأنود الجرافيتي بسعة غير قابلة للاسترداد في دورة الشحن والتفريغ الأولية. خلال عملية الشحن الأولى لبطارية الليثيوم أيون، تتخلل أيونات الليثيوم سطح مادة الأنود، وتتخللها جزيئات المذيب الموجودة في الإلكتروليت، ثم يتحلل سطح مادة الأنود لتكوين طبقة التخميل SEI. لا يمكن لجزيئات المذيب التخلل إلا بعد تغطية سطح القطب السالب بالكامل بطبقة SEI، مما يؤدي إلى توقف التفاعل. يستهلك تكوين طبقة SEI جزءًا من أيونات الليثيوم، ولا يمكن استخلاص هذا الجزء من أيونات الليثيوم من سطح القطب السالب أثناء عملية التفريغ، مما يتسبب في فقدان غير قابل للاسترداد للسعة، وبالتالي تقليل السعة النوعية للتفريغ الأول.

07 كفاءة كولوم الأولى

يُعدّ مؤشر كفاءة الشحن والتفريغ الأولى، والمعروفة أيضًا بكفاءة كولوم الأولى، مؤشرًا هامًا لتقييم أداء مواد الأنود. ولأول مرة، تُحدد كفاءة كولوم أداء مادة القطب الكهربائي بشكل مباشر.

بما أن طبقة SEI تتشكل في الغالب على سطح مادة القطب، فإن مساحة السطح النوعية لمادة القطب تؤثر بشكل مباشر على مساحة تشكل طبقة SEI. فكلما زادت مساحة السطح النوعية، زادت مساحة التلامس مع الإلكتروليت، وبالتالي زادت المساحة المتاحة لتشكل طبقة SEI.

يُعتقد عمومًا أن تكوين طبقة SEI مستقرة مفيد لشحن وتفريغ البطارية، وأن طبقة SEI غير المستقرة غير مواتية للتفاعل، مما سيؤدي إلى استهلاك الإلكتروليت باستمرار، وزيادة سمك طبقة SEI، وزيادة المقاومة الداخلية.

أداء الدورة 08

يشير أداء دورة البطارية إلى عدد دورات الشحن والتفريغ التي تخضع لها البطارية في ظل نظام شحن وتفريغ محدد، عندما تنخفض سعتها إلى قيمة معينة. وفيما يتعلق بأداء الدورة، فإن طبقة SEI تعيق انتشار أيونات الليثيوم إلى حد ما. ومع ازدياد عدد الدورات، تستمر طبقة SEI في التساقط والتقشر والترسب على سطح القطب السالب، مما يؤدي إلى زيادة تدريجية في المقاومة الداخلية للقطب السالب، وبالتالي تراكم الحرارة وفقدان السعة.

09 التوسعة

توجد علاقة طردية بين التمدد وعمر الدورة. فبعد تمدد القطب السالب، يحدث أولًا تشوه في قلب الملف، وتتشكل شقوق دقيقة في جزيئات القطب السالب، ويتكسر غشاء SEI ويعاد تنظيمه، ويُستهلك الإلكتروليت، مما يؤدي إلى تدهور أداء الدورة. ثانيًا، يتعرض الغشاء للضغط، وخاصةً ضغط الغشاء عند الحافة القائمة لقطب الشحن، وهو ضغط شديد، مما قد يتسبب في حدوث قصر دائرة دقيق أو ترسب دقيق لجزيئات الليثيوم المعدنية مع تقدم دورة الشحن والتفريغ.

فيما يتعلق بالتمدد نفسه، تتخلل أيونات الليثيوم الفراغات بين طبقات الجرافيت أثناء عملية إدخال الليثيوم، مما يؤدي إلى تمدد هذه الفراغات وزيادة في الحجم. هذا التمدد غير قابل للانعكاس. يرتبط مقدار التمدد بدرجة توجيه القطب السالب، حيث تُحسب درجة التوجيه من خلال I004/I110، ويمكن حسابها من بيانات حيود الأشعة السينية. تميل مادة الجرافيت غير المتجانسة إلى التمدد الشبكي في نفس الاتجاه (اتجاه المحور C لبلورة الجرافيت) أثناء عملية إدخال الليثيوم، مما ينتج عنه تمدد أكبر في حجم البطارية.

10معدل الأداء

تتميز عملية انتشار أيونات الليثيوم في مادة الأنود الجرافيتي باتجاهية عالية، أي أنها لا تتدفق إلا عموديًا على السطح النهائي للمحور C لبلورة الجرافيت. وتتميز مواد الأنود ذات الجسيمات الصغيرة ومساحة السطح النوعية العالية بأداء أفضل في معدل الشحن والتفريغ. بالإضافة إلى ذلك، تؤثر مقاومة سطح القطب (بسبب طبقة SEI) وموصلية القطب أيضًا على أداء معدل الشحن والتفريغ.

كما هو الحال مع عمر الدورة والتمدد، يحتوي القطب السالب المتجانس على العديد من قنوات نقل أيونات الليثيوم، مما يحل مشكلة قلة المداخل وانخفاض معدلات الانتشار في البنية غير المتجانسة. وتستخدم معظم المواد تقنيات مثل التحبيب والطلاء لتحسين أدائها.

شركة HCMilling (Guilin Hongcheng) هي شركة مصنعة لمطاحن طحن مواد الأنود.سلسلة HLMXمواد الأنود ممتازمطحنة عمودية دقيقة, HCHمواد الأنود مطحنة فائقة النعومةتُستخدم مطاحن الجرافيت الأخرى التي ننتجها على نطاق واسع في إنتاج مواد الأنود الجرافيتي. إذا كانت لديكم احتياجات مماثلة، يُرجى التواصل معنا للحصول على تفاصيل المعدات وتزويدنا بالمعلومات التالية:

اسم المادة الخام

دقة المنتج (شبكة/ميكرومتر)

السعة (طن/ساعة)