{"id":1414,"date":"2024-01-30T20:54:45","date_gmt":"2024-01-30T12:54:45","guid":{"rendered":"https:\/\/www.battery-material.com\/?p=1414"},"modified":"2024-01-30T20:54:47","modified_gmt":"2024-01-30T12:54:47","slug":"hard-carbon-anode-material-achieves-new-talent-in-energy-storage","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.battery-material.com\/de\/hard-carbon-anode-material-achieves-new-talent-in-energy-storage\/","title":{"rendered":"Anodenmaterial aus hartem Kohlenstoff bringt \u201eneues Talent\u201c in der Energiespeicherung hervor"},"content":{"rendered":"

Harter Kohlenstoff wird nach einer Hochtemperaturbehandlung nicht graphitiert. Seine innere Kristallanordnung ist ungeordnet und der Schichtabstand ist gro\u00df. Dadurch speichert die Hartkohlenstoffanode mehr Ladung im gleichen Volumen. Es verbessert die Energiedichte und Lebensdauer von Natrium-Ionen-Batterien. Die Ausdehnung und Kontraktion der Hartkohlenstoffanode erfolgt w\u00e4hrend des Entladevorgangs gleichm\u00e4\u00dfiger, was ihre Zyklenstabilit\u00e4t, Lade- und Entladeleistung erh\u00f6ht und die Zyklenlebensdauer der Natriumionenbatterie verl\u00e4ngert.<\/p>\n\n\n\n

Mit dem rasanten Ausbau der Solar-, Wind- und anderen erneuerbaren Energieerzeugung wird auch die Forschung an neuen Materialien f\u00fcr Energiespeicherbatterien intensiviert. Auf der 15. Shenzhen China International Battery Technology Exhibition stellte ein Unternehmen eine neue Generation von Hartkohlenstoff-Anodenmaterialien f\u00fcr Natriumionenbatterien vor; Seine erste Lade- und Entladeeffizienz kann 90% erreichen.<\/p>\n\n\n\n

Angesichts der reichlich vorhandenen Natriumressourcen in China gelten Natrium-Ionen-Batterien als der am besten geeignete neue Batterietyp f\u00fcr die Energiespeicherung im gro\u00dfen Ma\u00dfstab. Sie sollen die Probleme lindern, die durch die Verknappung der Lithiumressourcen sowie die ungleiche Verteilung des begrenzten Ausbaus der Energiespeicherung entstehen. Welche Vorteile haben harte Kohlenstoffmaterialien im Vergleich zu anderen Anodenmaterialien f\u00fcr Natriumionenbatterien? Wie ist der Stand der Entwicklung der Hartkohlenstoff-Industrie in China? Wie weit entfernt von der Gro\u00dfanwendung? Es ist noch ein langer Weg. Mit diesen Fragen interviewte der Reporter von Science and Technology Daily die relevanten Experten.<\/p>\n\n\n\n

Hartkohlenstoff ist das Anodenmaterial der Wahl f\u00fcr Natrium-Ionen-Batterien<\/h2>\n\n\n\n

Natrium-Ionen-Batterien bestehen haupts\u00e4chlich aus positiven Elektroden, einer negativen Elektrode, Elektrolyten, einem Diaphragma usw. Ihr Funktionsprinzip \u00e4hnelt dem von Lithium-Ionen-Batterien. Als Hauptbestandteil der Natriumspeicherung in der Batterie sorgt das Anodenmaterial der Natriumionenbatterie f\u00fcr die Einbettung oder Freisetzung von Natriumionen w\u00e4hrend des Lade- und Entladevorgangs, sodass die Kapazit\u00e4t der Batterie positiv mit der Speicherf\u00e4higkeit der Anode korreliert Natriumionen. Die Auswahl der Anodenmaterialien spielt bei der Entwicklung von Natrium-Ionen-Batterien eine entscheidende Rolle.<\/p>\n\n\n\n

Zhou Xiangyang, Professor an der Central South University, sagte, dass die Klassifizierung von Anodenmaterialien f\u00fcr Natriumionenbatterien grob in f\u00fcnf Kategorien unterteilt werden kann. Erstens Anodenmaterialien auf Kohlenstoffbasis, haupts\u00e4chlich Graphit, amorpher Kohlenstoff, Nanokohlenstoff usw., von denen amorpher Kohlenstoff am ehesten die F\u00fchrung bei der Industrialisierung \u00fcbernehmen wird; Zweitens ist bei legierten Anodenmaterialien die theoretische Kapazit\u00e4t hoch, aber das Volumen der in die Natriumexpansion eingebetteten Elektronen ist schwerwiegend und die Zyklusleistung ist schlecht. Drittens ist die theoretische Kapazit\u00e4t von Metalloxiden und Anodenmaterialien auf Sulfidbasis hoch, aber die Leitf\u00e4higkeit ist schlecht. viertens, eingebettete Art von Anodenmaterialien auf Titanbasis, das Volumen der \u00c4nderung ist klein, aber die Kapazit\u00e4t ist gering; f\u00fcnftens Anodenmaterialien auf organischer Basis, deren Volumen gering ist; F\u00fcnftens Anodenmaterialien auf organischer Basis, deren Volumen gering ist. F\u00fcnftens sind organische Anodenmaterialien kosteng\u00fcnstig, haben aber eine schlechte Leitf\u00e4higkeit und lassen sich leicht im Elektrolyten aufl\u00f6sen.<\/p>\n\n\n\n

Anodenmaterialien auf Kohlenstoffbasis weisen eine hervorragende elektrische Leitf\u00e4higkeit auf und sind gleichzeitig flexibel, kosteng\u00fcnstig und umweltfreundlich hergestellt. Daher sind sie die erste Wahl f\u00fcr Anodenmaterialien f\u00fcr Natriumionenbatterien. Darunter gelten Hartkohlenstoff- und Weichkohlenstoffmaterialien in amorphem Kohlenstoff als potenzielle Anodenmaterialien f\u00fcr Natriumionenbatterien. Unter Weichkohlenstoff versteht man den Kohlenstoff, der nach einer Hochtemperaturbehandlung graphitierbar ist und \u00fcblicherweise durch die Verarbeitung und Herstellung von kosteng\u00fcnstigem Anthrazit als Vorprodukt gewonnen wird. Dennoch verf\u00fcgt es \u00fcber eine geringe spezifische Kapazit\u00e4t f\u00fcr die Natriumspeicherung, eine langsame Ladegeschwindigkeit und eine schlechte Leistung bei niedrigen Temperaturen.<\/p>\n\n\n\n

Harter Kohlenstoff ist Kohlenstoff, der nach einer Hochtemperaturbehandlung nicht graphitiert wird; Seine innere Kristallanordnung ist ungeordnet und der Schichtabstand ist gro\u00df, wodurch die Hartkohlenstoffanode mehr Ladung im gleichen Volumen speichert und die Energiedichte und Lebensdauer der Batterie verbessert. Da die Porenstruktur von Hartkohlenstoff gr\u00f6\u00dfer ist, kann er mehr Natriumionen aufnehmen. Dadurch dehnt und zieht sich die Elektrode w\u00e4hrend des Entladevorgangs gleichm\u00e4\u00dfiger aus, was die Zyklenstabilit\u00e4t und Lade-\/Entladeleistung der Hartkohlenstoffanode erh\u00f6ht und die Zyklenlebensdauer der Natrium-Ionen-Batterie verl\u00e4ngert.<\/p>\n\n\n\n

Zhou Xiangyang sagte, dass durch den Vergleich der Leistung verschiedener Arten von Kohlenstoffanodenmaterialien festgestellt werden k\u00f6nne, dass Hartkohlenstoff die bevorzugte L\u00f6sung f\u00fcr Anodenmaterialien f\u00fcr die Kommerzialisierung von Natriumionenbatterien sei und voraussichtlich die F\u00fchrung bei der Industrialisierung \u00fcbernehmen werde.<\/p>\n\n\n\n

Biomasse wird zum Mainstream f\u00fcr die Herstellung harter Kohlenstoffmaterialien<\/h2>\n\n\n\n

\u201eHartkohlenstoff-Vorl\u00e4ufer und Rohstoffquellen sind reichlich vorhanden, und die Auswahl der Vorl\u00e4ufer und die Anh\u00e4ufung von Prozesstechnologien sind Schl\u00fcsselfaktoren bei der Entwicklung von Hartkohlenstoff-Anodenmaterialien.\u201c sagte Zhou Xiangyang.<\/p>\n\n\n\n

\"Harte
Harte Kohlenstoff\/Graphit-Verbundanodenmaterialien<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Die Vorl\u00e4ufer f\u00fcr die Herstellung von Hartkohlenstoffmaterialien sind \u00fcblicherweise Biomasse, synthetische Polymere, fossile Brennstoffe usw. Die durch verschiedene Vorl\u00e4ufer hergestellten Hartkohlenstoffmaterialien weisen erhebliche Leistungsunterschiede auf, und auch die Kostenzusammensetzung von Hartkohlenstoffmaterialien unterscheidet sich aufgrund der unterschiedlichen Quellen erheblich Rohstoffe f\u00fcr Vorprodukte. Unter ihnen verf\u00fcgt Biomasse \u00fcber ein breites Spektrum an Rohstoffquellen, wie Kokosnussschalen, Obstschalen, Grapefruitschalen, pflanzliches und tierisches Gewebe usw. Die Kosten sind relativ niedrig, was sie zur ersten Wahl f\u00fcr die Herstellung harter Kohlenstoffmaterialien macht derzeit. Zu den synthetischen Polymeren geh\u00f6ren haupts\u00e4chlich Phenolharze, Polyacrylnitril und andere chemisch synthetisierte Materialien, die gute elektrochemische Eigenschaften, kontrollierbare Rohstoffe und eine gute Produktkonsistenz aufweisen, jedoch zu h\u00f6heren Kosten. Zu den fossilen Brennstoffen geh\u00f6ren haupts\u00e4chlich Asphalt, Kohlenteer und verwandte Mischungen, wobei die Kosten aus einer breiten Palette von Rohstoffquellen gering sind, die Produktkapazit\u00e4t jedoch geringer ist. Aufgrund der in Asphalt etc. enthaltenen leichtfl\u00fcchtigen Stoffe ist w\u00e4hrend des Produktionsprozesses eine zus\u00e4tzliche Abgas- und Abwasserbehandlung erforderlich, was die Produktionskosten erh\u00f6ht.<\/p>\n\n\n\n

Gegenw\u00e4rtig ist der Hartkohlenstoff-Herstellungsprozess gemultiplext, und es gibt st\u00e4ndig neue Verfahren Harte negative Elektrode aus Kohlenstoff<\/a> Materialien, die entwickelt werden. Beispielsweise hat ein Team unter der Leitung von Chen Chengmeng, einem Forscher am Shanxi-Institut f\u00fcr Kohlechemie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, St\u00e4rke durch eine chemische Reaktion zu harten kohlenstoffnegativen Elektrodenmaterialien verarbeitet und die Ergebnisse in der Fachzeitschrift Energy Storage ver\u00f6ffentlicht Materialien.<\/p>\n\n\n\n

Wie bereitet man St\u00e4rke zu Hartkohlenstoff auf? Der Prozess kann grob in drei Schritte unterteilt werden: zun\u00e4chst die Verwendung von Maisst\u00e4rke und Maleins\u00e4ureanhydrid zur Herstellung einer sauerstoffreichen veresterten St\u00e4rke; und dann in den Reaktor ein Wasserstoff- und Argongasgemisch eingibt und St\u00e4rke f\u00fcr die Wasserstoffreduktionsreaktion verestert, wobei das Reaktionsprodukt St\u00e4rke als Vorl\u00e4ufer des Endprodukts verwendet wird; schlie\u00dflich Argon als Schutzgas, der St\u00e4rkevorl\u00e4ufer bei 1100 \u2103 f\u00fcr die Hochtemperatur-Karbonisierungsreaktion, um die Herstellung des Hartkohlenstoffmaterials abzuschlie\u00dfen.<\/p>\n\n\n\n

Das Team von Chen Chengmeng realisierte auch die Regulierung der Mikrostruktur von Hartkohlenstoff durch \u00c4nderung der Reaktionstemperatur im R\u00f6hrenofen und Anpassung des Sauerstoffgehalts in der Vorstufe des Reaktionsprodukts und best\u00e4tigte damit den Einfluss des Sauerstoffgehalts auf die elektrochemischen Eigenschaften von Anodenmaterialien aus Hartkohlenstoff .<\/p>\n\n\n\n

Chen Chengmeng betonte, dass die Forschung des Teams zwar den Grundstein f\u00fcr die sp\u00e4tere Entwicklung von Hochleistungs-Hartkohlenstoffmaterialien gelegt habe, die Mikrostruktur und die elektrochemischen Eigenschaften der Materialien jedoch noch eingehend erforscht werden m\u00fcssten.<\/p>\n\n\n\n

Dar\u00fcber hinaus tauchten Prof. Yongyao Anschlie\u00dfend wurde die Suspension in Wasser dispergiert, filtriert und getrocknet, um den Vorl\u00e4ufer zu erhalten. Sie erw\u00e4rmten den Vorl\u00e4ufer unter Inertgasschutz zur Vorkarbonisierung, k\u00fchlten ihn ab und mahlten ihn in einer Kugelm\u00fchle, um Vorkohlenstoffpulver zu erhalten. Sie erw\u00e4rmten das Vorkohlenstoffpulver unter Inertgasschutz f\u00fcr die Karbonisierung bei hoher Temperatur, k\u00fchlten es ab und erhielten hocheffiziente Anodenmaterialien aus hartem Kohlenstoff aus Biomasse f\u00fcr Natriumionenbatterien.<\/p>\n\n\n\n

Der Markt f\u00fcr Hartkohlenstoff-Negativelektrodenmaterialien wird weiter wachsen<\/h2>\n\n\n\n

Natrium-Ionen-Batterien sind zu einem Hotspot f\u00fcr Forschung und Industrialisierung im In- und Ausland geworden. Die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission, das National Energy Board und neun weitere Abteilungen haben den \u201e14. F\u00fcnfjahresplan f\u00fcr die Entwicklung erneuerbarer Energien\u201c herausgegeben, der Forschungs- und Entwicklungsreserven f\u00fcr Natriumionenbatterien, Fl\u00fcssigmetallbatterien und Festk\u00f6rper-Lithium-Ionen-Batterien vorsieht Batterien, Metall-Luft-Batterien, Lithium-Schwefel-Batterien und andere Energiespeichertechnologien mit hoher Energiedichte.<\/p>\n\n\n\n

Zhou Xiangyang sagte, dass Forscher, die sich mit den Speichermechanismen von hartem Kohlenstoff und Natrium befassen, derzeit verschiedene Modelle vorschlagen, der Natriumspeichermechanismus jedoch noch nicht zu einem einheitlichen Verst\u00e4ndnis gelangt sei. Daher sind weitere Untersuchungen erforderlich, um die konstitutive Beziehung zwischen Hartkohlenstoffmaterialien und dem elektrochemischen Reaktionsmechanismus aufzudecken und theoretische Leitlinien und wissenschaftliche Grundlagen f\u00fcr die Verbesserung der Leistung von Hartkohlenstoff bereitzustellen. Dar\u00fcber hinaus m\u00fcssen auch die Auswirkungen physikalischer Parameter harter Kohlenstoffmaterialien wie Partikelgr\u00f6\u00dfe, Vibrationsdichte und Massenbelastung auf die elektrochemische Leistung weiter untersucht werden, um die Leistung der Materialien bei ihrer Verwendung synergetisch zu verbessern Natrium-Ionen-Batteriesysteme.<\/p>\n\n\n\n

Der von Beijing Wisdom Research Consulting Co., Ltd. herausgegebene \u201eChina Hard Carbon Anode Industry Market Special Survey and Investment Prospect Analysis Report 2023-2029\u201c weist darauf hin, dass mit der nationalen Unterst\u00fctzung f\u00fcr die Entwicklung neuer Energiefahrzeuge und Energiespeicherausr\u00fcstung die Der Marktumfang der chinesischen Hartkohlenstoff-Anodenmaterialindustrie wird weiter wachsen. Der Marktprognose zufolge wird die Marktgr\u00f6\u00dfe der chinesischen Industrie f\u00fcr negative Elektrodenmaterialien aus hartem Kohlenstoff im Jahr 2025 8,65 Milliarden Yuan erreichen, und die durchschnittliche j\u00e4hrliche Wachstumsrate der Industrie f\u00fcr negative Elektrodenmaterialien aus hartem Kohlenstoff wird in den n\u00e4chsten f\u00fcnf Jahren 15,31 TP3T erreichen.<\/p>\n\n\n\n

Aufgrund der relativ kurzen Entwicklungszeit der heimischen Industrie f\u00fcr negative Elektrodenmaterialien aus Hartkohlenstoff befinden sich die meisten Unternehmen und Forschungseinrichtungen derzeit noch in der Phase der Technologieforschung, -entwicklung und -optimierung. Gro\u00dfe inl\u00e4ndische Hersteller planen jedoch aktiv die Produktion harter, kohlenstoffnegativer Elektrodenmaterialien. Im April dieses Jahres gab Guangdong Rong Sodium New Energy Technology Co., Ltd. bekannt, dass sein j\u00e4hrliches Produktionsprojekt von 10.000 Tonnen Hartkohlenstoff-Anodenmaterial-Vorl\u00e4ufer im Graphit- und Graphen-Industriepark der Stadt Yong'an offiziell in Betrieb genommen wurde. Provinz Fujian, die haupts\u00e4chlich pflanzliche Biomasse als Rohstoff verwendet. Ningbo Sugo Co., Ltd. sagte seinerseits, dass die harten Kohlenstoffanodenmaterialien, die f\u00fcr Natriumionenbatterien verwendet werden, in China Tonnagenverk\u00e4ufe erzielt haben und dass der Umfang der Massenproduktion in diesem Jahr voraussichtlich 1.000 Tonnen erreichen wird.<\/p>\n\n\n\n

Ye Yindan, Forscher am Bank of China Research Institute, glaubt, dass Natrium-Ionen-Batterien hinsichtlich niedriger Temperatur, Sicherheit, schnellem Laden und anderen Leistungsindikatoren besser sind als Lithium-E-Batterien. Es gibt jedoch noch Verbesserungspotenzial hinsichtlich ihrer Energiedichte, Zyklenlebensdauer usw. Angesichts der reichhaltigen Materialquellen besteht jedoch noch gro\u00dfes Entwicklungspotenzial. Mit dem Durchbruch von Schl\u00fcsseltechnologien f\u00fcr Natrium-Ionen-Batterien, wie z. B. Anodenmaterialien aus hartem Kohlenstoff, und dem schnellen Wachstum des Energiespeicherbedarfs werden sich auch das Anwendungsszenario und der Umfang von Natrium-Ionen-Batterien rasch weiterentwickeln.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Harter Kohlenstoff wird nach einer Hochtemperaturbehandlung nicht graphitiert. Seine innere Kristallanordnung ist ungeordnet und der Schichtabstand ist gro\u00df. Dadurch speichert die Hartkohlenstoffanode mehr Ladung im gleichen Volumen. Es verbessert die Energiedichte und Lebensdauer von Natrium-Ionen-Batterien. Die Ausdehnung und Kontraktion der harten Kohlenstoffanode ist gleichm\u00e4\u00dfiger [\u2026]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":1415,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"elementor_theme","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"default","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","ast-disable-related-posts":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"set","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[],"class_list":["post-1414","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-carbon-silicon-anode-material-processing"],"yoast_head":"\nHard Carbon Anode Material Achieves "New Talent" in Energy Storage - 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