Poröse Aktivkohle: Der unbesungene Champion der Festkörperbatterien

Im Materialsystem von Festkörperbatterien übernehmen Anodenmaterialien die Kernaufgaben der Energiespeicherung und -abgabe für Lithium-Ionen-Batterien und üben einen entscheidenden Einfluss auf die Verbesserung der Gesamtleistung von Lithiumbatterien aus. Dennoch können herkömmliche Graphitanoden den wachsenden Bedarf an hoher Energiedichte in Festkörperbatterien nicht mehr decken. Dementsprechend sind Materialien auf Silizium--Basis mit höherer theoretischer Energiedichte zu einem wichtigen Durchbruch geworden, um den Energiedichteengpass von Batterien zu überwinden.

 

Trotz der bemerkenswerten Vorteile siliziumbasierter Anoden in Bezug auf die spezifische Kapazität stoßen sie bei praktischen Anwendungen immer noch auf deutliche Einschränkungen. Silizium erfährt beim Laden und Entladen eine Volumenausdehnung von bis zu 300 %. Dieses Phänomen führt nicht nur zur Pulverisierung von Siliziumpartikeln und deren Ablösung von den Stromkollektoren, sondern löst auch kontinuierliche Reaktionen zwischen Silizium und Elektrolyten aus, die zu instabilen und fortschreitenden Verdickungen führenFestelektrolyt-Interphase (SEI)Filme. Letztendlich nimmt die Lebensdauer von Batterien stark ab, was zu einem großen Engpass geworden ist, der die großtechnische Anwendung von Anoden auf Siliziumbasis-einschränkt.

 

 

Das Aufkommen poröser Aktivkohle bietet eine wirksame Lösung für die oben genannten Kernherausforderungen von Anoden auf Silizium--Basis. Durch zahlreiche synergistische Effekte beseitigt poröse Aktivkohle grundsätzlich die Anwendungsengpässe von Anoden auf Silizium--Basis, die sich in den folgenden drei Aspekten widerspiegeln:

• Erstens strukturelle Pufferung und Stressabsorption.Poröse Aktivkohle zeichnet sich durch eine dreidimensional miteinander verbundene Porenstruktur und eine hervorragende Zähigkeit aus und kann die enorme Belastung, die durch die Siliziumausdehnung während der Lade- und Entladezyklen entsteht, effektiv ertragen und verteilen. Es hemmt die Ausbreitung von Rissen an Siliziumpartikeln und verhindert deren Pulverisierung und Ablösung.
• Zweitens eine gleichmäßige Ablagerungs- und Expansionskontrolle.Sein reichliches Porenvolumen und die hierarchische Porenstruktur sorgen für gleichmäßige Ablagerungsstellen für Nano---Siliziumpartikel, was die Agglomeration von Siliziumpartikeln effektiv verringert. Unterdessen reduziert der ausreichend reservierte Expansionsraum die Volumenausdehnungsrate von Silizium--Kohlenstoffanoden drastisch.
• Drittens: effiziente elektrische Leitung und Ionentransport.Poröse Aktivkohle selbst verfügt über eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit und ihr kontinuierliches Kohlenstoffnetzwerk schafft ungehinderte Wege für die Elektronenübertragung.

 

Darüber hinaus kann poröse Aktivkohle durch Anpassung von Parametern wie Porengröße und spezifischer Oberfläche die Grenzflächenbindung zwischen Silizium und Kohlenstoff optimieren und das übermäßige Wachstum von SEI-Filmen eindämmen, wodurch die Zyklenstabilität und Lebensdauer von Silizium--Kohlenstoffanoden weiter verbessert wird.

 

Poröse Aktivkohle ist bei weitem kein untergeordnetes Hilfsmaterial in Festkörperbatteriesystemen, sondern nimmt in Silizium-Kohlenstoff-Anodensystemen eine unersetzliche Kernposition ein. Es dient als entscheidendes Trägermaterial, das die Industrialisierung von Siliziumkohlenstoffanoden von der Laborforschung bis zur kommerziellen Produktion vorantreibt und den Leistungssprung von Festkörperbatterien erleichtert.

 

Derzeit werden Rohstoffe für poröse Aktivkohle hauptsächlich in drei Kategorien eingeteilt, die jeweils unterschiedliche Merkmale hinsichtlich Leistung, Kosten und technologischem Reifegrad aufweisen:

• Poröse Aktivkohle auf Harzbasis-Durch die Verwendung von Rohstoffen wie Phenolharz ist es derzeit die gängige Wahl für hochwertige -Silizium--Kohlenstoffanoden. Es zeichnet sich durch eine hohe spezifische Oberfläche, ein großes Porenvolumen und eine überlegene Leistung aus, wird jedoch durch hohe Rohstoffkosten und eine relativ geringe elektrische Leitfähigkeit beeinträchtigt.
• Poröse Aktivkohle auf Biomassebasis-Diese Art von poröser Aktivkohle wird aus erneuerbaren Ressourcen wie Stärke und Kokosnussschalen hergestellt und zeichnet sich durch reichliche Rohstoffquellen und niedrige Kosten aus. Seine spezifische Oberfläche und Porenstruktur sind jedoch denen von poröser Aktivkohle auf Harzbasis unterlegen.
• Pech-basierte poröse AktivkohleEs wird aus Kohlenteerpech und Erdölpech hergestellt und weist ein großes Potenzial hinsichtlich Kostenkontrolle und elektrischer Leitfähigkeit auf. Dennoch bleibt die Technologie zur präzisen Steuerung der Porengröße noch unausgereift und erfordert weitere technische Durchbrüche.

 

 

Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Industrialisierung von Festkörperbatterien wird poröse Aktivkohle als Kernmaterial für verwendetCVD-Silizium--Kohlenstoffanoden, wird neben der groß angelegten Anwendung von Silizium--Kohlenstoffanoden ein starkes Wachstum der Marktnachfrage verzeichnen. Es wird prognostiziert, dass die Nachfrage nach poröser Aktivkohle im Jahr 2030 48.500 Tonnen erreichen wird, wodurch ein Markt mit einem Wert von über 7 Milliarden RMB entsteht, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 77,36 % von 2024 bis 2030.

 

Vor diesem Hintergrund ist die Industrie für poröse Aktivkohle in eine goldene Entwicklungsphase eingetreten. Unser Unternehmen ist daseinziges inländisches Unternehmen, das die Massenproduktion von poröser Aktivkohle auf Biomasse-basis realisiert hat, wodurch das langfristige Monopol der japanischen Kuraray auf diesem Gebiet gebrochen wird. Wir wenden einen integrierten physikalischen und chemischen Aktivierungsprozess an, der im Vergleich zu Branchenkollegen zu einem geringeren Energieverbrauch führt. Derzeit liegt unsere in Betrieb genommene Produktionskapazität für poröse Aktivkohle bei 500 Tonnen pro Jahr, während das laufende Bauprojekt mit einer Kapazität von 2.000 Tonnen pro Jahr voraussichtlich bis Ende Mai 2026 vollständig betriebsbereit sein wird.

 

Sollten Sie Fragen zu poröser Aktivkohle haben, nehmen Sie gerne Kontakt mit uns auf! Wir sind jederzeit bereit, professionelle Antworten und -qualitativ hochwertige Dienstleistungen zu bieten!

Jetzt kontaktieren