ലിഥിയം ബാറ്ററി ആനോഡുകൾ, അലൂമിനിയത്തിനായുള്ള കാഥോഡുകൾ പോലുള്ള വ്യത്യസ്ത ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ ഗ്രാഫിറ്റൈസ്ഡ് പെട്രോളിയം കോക്കിനുള്ള സൂചിക ആവശ്യകതകളുടെ പ്രധാന ശ്രദ്ധാകേന്ദ്രങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്?

രണ്ട് പ്രധാന ആപ്ലിക്കേഷൻ മേഖലകളിൽ ഗ്രാഫിറ്റൈസ്ഡ് പെട്രോളിയം കോക്കിനുള്ള വ്യത്യസ്ത സൂചിക ആവശ്യകതകൾ: ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി ആനോഡുകളും അലുമിനിയം കാഥോഡുകളും.

ഗ്രാഫിറ്റൈസ് ചെയ്ത പെട്രോളിയം കോക്കിന്റെ സൂചിക ആവശ്യകതകൾ ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി ആനോഡുകളിലും അലുമിനിയം കാഥോഡുകളിലും ഉടനീളം രാസഘടന, ഭൗതിക ഘടന, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രകടനം എന്നിവയിൽ കാര്യമായ വ്യത്യാസങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു. പ്രധാന മുൻഗണനകൾ ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ സംഗ്രഹിച്ചിരിക്കുന്നു:

I. ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി ആനോഡുകൾ: ഘടനാപരമായ സ്ഥിരത പരിഗണിച്ച്, കോർ എന്ന നിലയിൽ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രകടനം.

1. കുറഞ്ഞ സൾഫറിന്റെ അളവ് (<0.5%)
   ഗ്രാഫിറ്റൈസേഷൻ സമയത്ത് സൾഫർ അവശിഷ്ടങ്ങൾ ക്രിസ്റ്റൽ സങ്കോചത്തിനും വികാസത്തിനും കാരണമാകും, ഇത് ഇലക്ട്രോഡ് ഫ്രാക്ചറിന് കാരണമാകുന്നു. കൂടാതെ, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ സൾഫർ വാതകങ്ങൾ പുറത്തുവിടുകയും സോളിഡ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഇന്റർഫേസ് (SEI) ഫിലിമിന് കേടുപാടുകൾ വരുത്തുകയും തിരിച്ചെടുക്കാനാവാത്ത ശേഷി നഷ്ടപ്പെടാൻ കാരണമാവുകയും ചെയ്യും. ഉദാഹരണത്തിന്, ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി ആനോഡുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഗ്രാഫൈറ്റിന് കർശനമായ സൾഫർ ഉള്ളടക്ക നിയന്ത്രണം GB/T 24533-2019 നിർബന്ധമാക്കുന്നു.
2. കുറഞ്ഞ ചാരത്തിന്റെ അളവ് (≤0.15%)
   ചാരത്തിലെ ലോഹ മാലിന്യങ്ങൾ (ഉദാ. സോഡിയം, ഇരുമ്പ്) ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് വിഘടനത്തെ ഉത്തേജിപ്പിക്കുകയും ബാറ്ററിയുടെ അപചയം ത്വരിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. സോഡിയം മാലിന്യങ്ങൾക്ക് ആനോഡ് ഹണികോമ്പ് ഓക്സീകരണത്തിന് കാരണമാകുകയും സൈക്കിൾ ആയുസ്സ് കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും. ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ള ഗ്രാഫൈറ്റിന് ചാരത്തിന്റെ അളവ് 0.15% ൽ താഴെയാക്കാൻ "മൂന്ന്-ഉയർന്ന" പ്രക്രിയ (ഉയർന്ന താപനില, ഉയർന്ന മർദ്ദം, ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ള അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ) ആവശ്യമാണ്.
3. ഉയർന്ന ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റിയും ഓറിയന്റഡ് ക്രമീകരണവും
   • ഉയർന്ന യഥാർത്ഥ സാന്ദ്രത: ഗ്രാഫൈറ്റ് ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റി പ്രതിഫലിപ്പിക്കുന്നു; ഉയർന്ന യഥാർത്ഥ സാന്ദ്രത ലിഥിയം-അയൺ ഉൾപ്പെടുത്തൽ/എക്സ്ട്രാക്ഷൻ എന്നിവയ്ക്കായി ക്രമീകരിച്ച ചാനലുകൾ ഉറപ്പാക്കുന്നു, ഇത് നിരക്ക് പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
   • കുറഞ്ഞ താപ വികാസ ഗുണകം: നാരുകളുള്ള ഘടനയുള്ള നീഡിൽ കോക്ക്, സ്പോഞ്ച് കോക്കിനേക്കാൾ 30% കുറഞ്ഞ താപ വികാസ ഗുണകം കാണിക്കുന്നു, ഇത് ചാർജ്/ഡിസ്ചാർജ് സൈക്കിളുകളിൽ വോളിയം വികാസം കുറയ്ക്കുന്നു (ഉദാഹരണത്തിന്, അനിസോട്രോപിക് ഗ്രാഫൈറ്റ് സി-ആക്സിസിലൂടെ വികസിക്കുകയും ബാറ്ററി വീക്കത്തിന് കാരണമാവുകയും ചെയ്യുന്നു).
4. സന്തുലിതമായ കണിക വലിപ്പവും പ്രത്യേക ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണവും
   • വൈഡ് പാർട്ടിക്കിൾ സൈസ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ: ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്ത D10, D50, D90 പാരാമീറ്ററുകൾ ചെറിയ കണങ്ങളെ വലിയ കണങ്ങൾക്കിടയിലുള്ള ശൂന്യത നികത്താൻ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു, ഇത് ടാപ്പ് സാന്ദ്രത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു (ഉയർന്ന ടാപ്പ് സാന്ദ്രത യൂണിറ്റ് വോള്യത്തിന് സജീവ മെറ്റീരിയൽ ലോഡിംഗ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, എന്നിരുന്നാലും അമിതമായ അളവ് ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ഈർപ്പക്ഷമത കുറയ്ക്കുന്നു).
   • മിതമായ നിർദ്ദിഷ്ട ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം: ഉയർന്ന നിർദ്ദിഷ്ട ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണം (> 10 m²/g) ലിഥിയം-അയൺ മൈഗ്രേഷൻ പാതകളെ ചെറുതാക്കുന്നു, നിരക്ക് പ്രകടനം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, പക്ഷേ SEI ഫിലിം ഏരിയ വലുതാക്കുന്നു, ഇത് പ്രാരംഭ കൂലോംബിക് കാര്യക്ഷമത (ICE) കുറയ്ക്കുന്നു.
5. ഉയർന്ന പ്രാരംഭ കൂലോംബിക് കാര്യക്ഷമത (≥92.6%)
   ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രത നിലനിർത്തുന്നതിന്, ആദ്യത്തെ ചാർജ്/ഡിസ്ചാർജ് സൈക്കിളിൽ SEI രൂപീകരണ സമയത്ത് ലിഥിയം ഉപഭോഗം കുറയ്ക്കുന്നത് നിർണായകമാണ്. മാനദണ്ഡങ്ങൾക്ക് പ്രാരംഭ ഡിസ്ചാർജ് ശേഷി ≥350.0 mAh/g ഉം ICE ≥92.6% ഉം ആവശ്യമാണ്.

II. അലുമിനിയം കാഥോഡുകൾ: ചാലകതയും താപ ആഘാത പ്രതിരോധവും പ്രധാന മുൻഗണനകളായി

1. ഗ്രേഡഡ് സൾഫർ ഉള്ളടക്ക നിയന്ത്രണം
   • സൾഫർ കുറഞ്ഞ കോക്ക് (S < 0.8%): സ്റ്റീൽ നിർമ്മാണ സമയത്ത് സൾഫർ മൂലമുണ്ടാകുന്ന വാതക വീക്കവും വിള്ളലും തടയുന്നതിന് പ്രീമിയം ഗ്രാഫൈറ്റ് ഇലക്ട്രോഡുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് ടണ്ണിന് സ്റ്റീൽ ഉപഭോഗം കുറയ്ക്കുന്നു (ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു സംരംഭം കുറഞ്ഞ സൾഫർ കോക്ക് ഉപയോഗിച്ച് ആനോഡ് ഉപഭോഗം 12% കുറച്ചു).
   • മീഡിയം-സൾഫർ കോക്ക് (S 2%–4%): അലുമിനിയം ഇലക്ട്രോളിസിസ് ആനോഡുകൾക്ക് അനുയോജ്യം, ചെലവും പ്രകടനവും സന്തുലിതമാക്കുന്നു.
2. ഉയർന്ന ചാര സഹിഷ്ണുത (നിർദ്ദിഷ്ട മാലിന്യ നിയന്ത്രണങ്ങളോടെ)
   അലുമിനിയം വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണ വൈദ്യുതധാര കാര്യക്ഷമതയിൽ ഇടയ്ക്കിടെയുള്ള കുറവുകൾ ഒഴിവാക്കാൻ ചാരത്തിലെ വനേഡിയത്തിന്റെ അളവ് ≤0.03% ആയിരിക്കണം. ആനോഡ് ഹണികോമ്പ് ഓക്സീകരണം തടയുന്നതിന് സോഡിയം മാലിന്യങ്ങൾക്ക് കർശനമായ നിയന്ത്രണം ആവശ്യമാണ്.
3. ഉയർന്ന ക്രിസ്റ്റലിനിറ്റിയും തെർമൽ ഷോക്ക് പ്രതിരോധവും
   ഉയർന്ന സാന്ദ്രത, ശക്തി, കുറഞ്ഞ അബ്ലേഷൻ, മികച്ച താപ ആഘാത പ്രതിരോധം എന്നിവ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്ന നാരുകളുള്ള ഘടന കാരണം നീഡിൽ കോക്ക് ഇഷ്ടപ്പെടുന്നു, ഇത് അലുമിനിയം വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണ സമയത്ത് ഇടയ്ക്കിടെ ഉണ്ടാകുന്ന താപ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകളെ നേരിടാൻ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു. കുറഞ്ഞ താപ വികാസ ഗുണകം ഘടനാപരമായ കേടുപാടുകൾ കുറയ്ക്കുകയും കാഥോഡിന്റെ ആയുസ്സ് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
4. കണിക വലുപ്പവും മെക്കാനിക്കൽ ശക്തിയും
   • കട്ട കണികകൾക്ക് മുൻഗണന: ഗതാഗതത്തിലും കാൽസിനേഷനിലും പൊട്ടുന്നത് തടയാൻ പൊടി കോക്കിന്റെ അളവ് കുറയ്ക്കുന്നു, ഇത് മെക്കാനിക്കൽ ദൃഢത ഉറപ്പാക്കുന്നു.
   • കാൽസിൻ ചെയ്ത കോക്കിന്റെ ഉയർന്ന അനുപാതം: ചാലകതയും നാശന പ്രതിരോധവും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് അലുമിനിയം ഇലക്ട്രോലിസിസ് ആനോഡുകളിൽ 70% കാൽസിൻ ചെയ്ത കോക്ക് ഉപയോഗിക്കുന്നു.
5. ഉയർന്ന വൈദ്യുതചാലകത
   നീഡിൽ കോക്ക് ഇലക്ട്രോഡുകൾക്ക് 100,000 A വൈദ്യുതധാരകൾ വഹിക്കാൻ കഴിയും, ഇത് ഒരു ഫർണസിൽ 25 മിനിറ്റ് ഉരുക്ക് നിർമ്മാണ കാര്യക്ഷമതയും പരമ്പരാഗത കോക്കിനേക്കാൾ മൂന്നിരട്ടി ചാലകതയും കൈവരിക്കുന്നു, ഇത് ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നു.

III. പ്രധാന വ്യത്യാസങ്ങളുടെ സംഗ്രഹം

IV. വ്യവസായ പ്രവണതകൾ

• ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി ആനോഡുകൾ: ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയും സൈക്കിൾ പ്രകടനവും കൂടുതൽ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഗവേഷണ കേന്ദ്രങ്ങളാണ് നോവൽ ന്യൂക്ലിയർ-സ്ട്രക്ചേർഡ് കോക്ക് (റേഡിയൽ ടെക്സ്ചർ), പിച്ച്-മോഡിഫൈഡ് കാൽസിൻഡ് കോക്ക് (ഹാർഡ് കാർബൺ ആനോഡ് സൈക്കിൾ ആയുസ്സ് വർദ്ധിപ്പിക്കൽ) എന്നിവ.
• അലുമിനിയം കാഥോഡുകൾ: സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഗ്രൈൻഡിംഗിനായി 750 mm വലിയ തോതിലുള്ള സൂചി കോക്ക് ഇലക്ട്രോഡുകൾക്കും മീഡിയം-സൾഫർ കോക്കിനും വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ആവശ്യം ഉയർന്ന ചാലകതയിലേക്കും വസ്ത്രധാരണ പ്രതിരോധത്തിലേക്കും മെറ്റീരിയൽ വികസനത്തെ നയിക്കുന്നു.