{"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\/it\/hard-carbon-anode-material-achieves-new-talent-in-energy-storage\/","title":{"rendered":"Il materiale anodico in carbonio duro raggiunge un "nuovo talento" nello stoccaggio dell'energia"},"content":{"rendered":"

Il carbonio duro non si grafitizza dopo il trattamento ad alta temperatura. La sua disposizione cristallina interna \u00e8 disordinata e la spaziatura tra gli strati \u00e8 ampia. Ci\u00f2 fa s\u00ec che l'anodo di carbonio duro immagazzini pi\u00f9 carica nello stesso volume. Migliora la densit\u00e0 energetica e la durata delle batterie agli ioni di sodio. L'espansione e la contrazione dell'anodo di carbonio duro sono pi\u00f9 uniformi durante il processo di scarica, il che aumenta la stabilit\u00e0 del ciclo, le prestazioni di carica e scarica e prolunga la durata del ciclo della batteria agli ioni di sodio.<\/p>\n\n\n\n

Con la rapida espansione della produzione di energia solare, eolica e di altre fonti rinnovabili, si sta approfondendo anche la ricerca su nuovi materiali per le batterie di accumulo dell\u2019energia. Alla 15a mostra internazionale sulla tecnologia delle batterie di Shenzhen in Cina, una societ\u00e0 ha rilasciato una nuova generazione di materiali anodici di carbonio duro per batterie agli ioni di sodio; la sua prima efficienza di carica e scarica pu\u00f2 raggiungere 90%.<\/p>\n\n\n\n

Considerate le abbondanti risorse di sodio della Cina, le batterie agli ioni di sodio sono considerate il nuovo tipo di batterie pi\u00f9 adatto per lo stoccaggio di energia su larga scala. Si prevede che allevieranno i problemi causati dalla carenza di risorse di litio e dalla distribuzione non uniforme dello sviluppo limitato dello stoccaggio energetico. Rispetto ad altri materiali anodici per batterie agli ioni di sodio, quali sono i vantaggi dei materiali in carbonio duro? Qual \u00e8 lo stato dello sviluppo del settore dei materiali in carbonio duro in Cina? Quanto lontano dall'applicazione su larga scala? C'\u00e8 ancora molta strada da fare. Con queste domande, il giornalista di Science and Technology Daily ha intervistato gli esperti del settore.<\/p>\n\n\n\n

Il carbonio duro \u00e8 il materiale anodico preferito per le batterie agli ioni di sodio<\/h2>\n\n\n\n

La batteria agli ioni di sodio \u00e8 composta principalmente da elettrodi positivi, un elettrodo negativo, elettroliti, diaframma, ecc. Il suo principio di funzionamento \u00e8 simile a quello delle batterie agli ioni di litio. Essendo il corpo principale di stoccaggio del sodio nella batteria, il materiale dell'anodo della batteria agli ioni di sodio realizza l'incorporamento o il disimpegno degli ioni di sodio durante il processo di carica e scarica, quindi la capacit\u00e0 della batteria \u00e8 correlata positivamente con la capacit\u00e0 dell'anodo di immagazzinare ioni sodio. La selezione dei materiali anodici ha un ruolo decisivo nello sviluppo delle batterie agli ioni di sodio.<\/p>\n\n\n\n

Zhou Xiangyang, professore alla Central South University, ha affermato che la classificazione dei materiali anodici per le batterie agli ioni di sodio pu\u00f2 essere approssimativamente suddivisa in cinque categorie. In primo luogo, i materiali anodici a base di carbonio, tra cui principalmente grafite, carbonio amorfo, nanocarbonio, ecc., di cui \u00e8 pi\u00f9 probabile che il carbonio amorfo prenda il comando nell'industrializzazione; in secondo luogo, materiali anodici in lega, la capacit\u00e0 teorica \u00e8 elevata, ma il volume degli elettroni incorporati nell'espansione del sodio \u00e8 grave e le prestazioni del ciclo sono scarse; in terzo luogo, ossidi metallici e materiali anodici a base di solfuro, la capacit\u00e0 teorica \u00e8 elevata, ma la conduttivit\u00e0 \u00e8 scarsa; in quarto luogo, tipo incorporato di materiali anodici a base di titanio, il volume del cambiamento in capacit\u00e0 piccola ma bassa; quinto, materiali anodici a base organica, il cui volume \u00e8 basso; quinto, materiali anodici a base organica, il cui volume \u00e8 basso. In quinto luogo, i materiali organici dell'anodo hanno un basso costo ma una scarsa conduttivit\u00e0 e sono facili da sciogliere nell'elettrolita.<\/p>\n\n\n\n

I materiali anodici a base di carbonio hanno un'eccellente conduttivit\u00e0 elettrica e, allo stesso tempo, il metodo di preparazione \u00e8 flessibile, economico ed ecologico, quindi sono diventati la scelta principale dei materiali anodici per le batterie agli ioni di sodio. Tra questi, i materiali di carbonio duro e carbonio morbido nel carbonio amorfo sono considerati potenziali materiali anodici per le batterie agli ioni di sodio. Il carbonio morbido si riferisce al carbonio che pu\u00f2 essere grafitizzato dopo il trattamento ad alta temperatura, che di solito si ottiene mediante la lavorazione e la produzione di antracite a basso costo come precursore. Tuttavia, ha una bassa capacit\u00e0 specifica di stoccaggio del sodio, una velocit\u00e0 di ricarica lenta e scarse prestazioni a bassa temperatura.<\/p>\n\n\n\n

Il carbonio duro \u00e8 carbonio che non verr\u00e0 grafitizzato dopo il trattamento ad alta temperatura; la sua disposizione cristallina interna \u00e8 disordinata e la spaziatura degli strati \u00e8 ampia, il che fa s\u00ec che l'anodo di carbonio duro immagazzini pi\u00f9 carica nello stesso volume e migliori la densit\u00e0 di energia e la durata della batteria. Poich\u00e9 la struttura dei pori del carbonio duro \u00e8 pi\u00f9 grande, pu\u00f2 contenere pi\u00f9 ioni sodio. Pertanto, l'elettrodo si espande e si contrae in modo pi\u00f9 uniforme durante il processo di scarica, il che aumenta la stabilit\u00e0 del ciclo e le prestazioni di carica\/scarica dell'anodo di carbonio duro e prolunga la durata del ciclo della batteria agli ioni di sodio.<\/p>\n\n\n\n

Zhou Xiangyang ha affermato che confrontando le prestazioni di diversi tipi di materiali anodici di carbonio, si pu\u00f2 scoprire che il carbonio duro \u00e8 la soluzione preferita dei materiali anodici per la commercializzazione di batterie agli ioni di sodio e si prevede che assumer\u00e0 un ruolo guida nell'industrializzazione.<\/p>\n\n\n\n

La biomassa diventa mainstream per la preparazione di materiali a base di carbonio duro<\/h2>\n\n\n\n

\u201cI precursori del carbonio duro e le fonti di materie prime sono abbondanti e la selezione dei precursori e l\u2019accumulo della tecnologia di processo sono fattori chiave nello sviluppo di materiali anodici di carbonio duro\u201d. Zhou Xiangyang ha detto.<\/p>\n\n\n\n

\"Materiali
Materiali anodici compositi in carbonio duro\/grafite<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

I precursori per la preparazione di materiali a carbonio duro sono comunemente biomassa, polimeri sintetici, combustibili fossili, ecc. I materiali a carbonio duro preparati da diversi precursori presentano differenze prestazionali significative e anche la composizione dei costi dei materiali a carbonio duro \u00e8 significativamente diversa a causa delle diverse fonti di materie prime per precursori. Tra questi, la biomassa ha una vasta gamma di fonti di materie prime, come gusci di cocco, gusci di frutta, bucce di pompelmo, tessuti vegetali e animali, ecc. Il costo \u00e8 relativamente basso, il che la rende la prima scelta per la preparazione di materiali a base di carbonio duro attualmente. I polimeri sintetici comprendono principalmente resine fenoliche, poliacrilonitrile e altri materiali sintetizzati chimicamente, che hanno buone propriet\u00e0 elettrochimiche, materie prime controllabili e buona consistenza del prodotto, ma a un costo pi\u00f9 elevato. I combustibili fossili comprendono principalmente asfalto, catrame di carbone e miscele correlate, a basso costo provenienti da un\u2019ampia gamma di fonti di materie prime ma con una minore capacit\u00e0 di prodotto. A causa delle sostanze altamente volatili contenute nell'asfalto, ecc., durante il processo di produzione \u00e8 necessario un ulteriore trattamento dei gas di scarico e delle acque reflue, aumentando cos\u00ec i costi di produzione.<\/p>\n\n\n\n

Al momento, il processo di preparazione del carbonio duro \u00e8 multiplexato e ce ne sono costantemente elettrodo negativo al carbonio duro<\/a> materiali in fase di sviluppo. Ad esempio, un team guidato da Chen Chengmeng, ricercatore presso l\u2019Istituto di chimica del carbone dello Shanxi, Accademia cinese delle scienze, ha preparato l\u2019amido in materiali per elettrodi duri con carbonio negativo attraverso una reazione chimica, e i suoi risultati sono stati pubblicati sulla rivista accademica Energy Storage Materiali.<\/p>\n\n\n\n

Come si prepara l'amido in carbonio duro? Il processo pu\u00f2 essere grossolanamente suddiviso in tre fasi: innanzitutto, l'utilizzo dell'amido di mais e dell'anidride maleica per preparare un amido esterificato ricco di ossigeno; e poi nella miscela di idrogeno e gas argon in ingresso al reattore e amido esterificato per la reazione di riduzione dell'idrogeno, l'amido prodotto della reazione viene utilizzato come precursore del prodotto finale; infine l'argon come gas protettivo, il precursore dell'amido a 1100 \u2103 per la reazione di carbonizzazione ad alta temperatura, per completare la preparazione del materiale a base di carbonio duro.<\/p>\n\n\n\n

Il team di Chen Chengmeng ha anche realizzato la regolazione della microstruttura del carbonio duro modificando la temperatura di reazione nel forno tubolare e regolando il contenuto di ossigeno nel precursore del prodotto di reazione, confermando l'effetto del contenuto di ossigeno sulle propriet\u00e0 elettrochimiche dei materiali anodici di carbonio duro .<\/p>\n\n\n\n

Chen Chengmeng ha sottolineato che, sebbene la ricerca del team abbia gettato le basi per il successivo sviluppo di materiali in carbonio duro ad alte prestazioni, la microstruttura e le propriet\u00e0 elettrochimiche dei materiali devono ancora essere esplorate in profondit\u00e0.<\/p>\n\n\n\n

Inoltre, il Prof. Yongyao Xia e altri dell'Universit\u00e0 di Fudan hanno immerso in sequenza il materiale della biomassa del guscio in una soluzione idroalcolica e in una soluzione di acido solforico e hanno agitato il tutto per ottenere la sospensione; quindi la sospensione \u00e8 stata dispersa in acqua, filtrata ed essiccata per ottenere il precursore. Hanno riscaldato il precursore sotto protezione di gas inerte per la precarbonizzazione, lo hanno raffreddato e macinato a sfere per ottenere polvere di precarbonio. Hanno riscaldato la polvere di pre-carbonio sotto protezione di gas inerte per la carbonizzazione ad alta temperatura, l\u2019hanno raffreddata e hanno ottenuto materiali anodici di carbonio duro da biomassa altamente efficienti per le batterie agli ioni di sodio.<\/p>\n\n\n\n

Le dimensioni del mercato dell\u2019industria dei materiali per elettrodi negativi al carbonio duro continueranno a crescere<\/h2>\n\n\n\n

Le batterie agli ioni di sodio sono diventate un punto caldo per la ricerca e l\u2019industrializzazione in patria e all\u2019estero. La Commissione nazionale per lo sviluppo e la riforma, il Consiglio nazionale per l\u2019energia e altri nove dipartimenti hanno pubblicato il \u201c14\u00b0 piano quinquennale\u201d per lo sviluppo delle energie rinnovabili, che propone riserve di ricerca e sviluppo per batterie agli ioni di sodio, batterie ai metalli liquidi, batterie agli ioni di litio allo stato solido batterie, batterie metallo-aria, batterie al litio-zolfo e altre tecnologie di accumulo di energia ad alta densit\u00e0 di energia.<\/p>\n\n\n\n

Zhou Xiangyang ha affermato che attualmente i ricercatori sui meccanismi di stoccaggio del sodio e del carbonio duro hanno proposto una variet\u00e0 di modelli, ma il suo meccanismo di stoccaggio del sodio non ha ancora raggiunto una comprensione unificata. Pertanto, sono necessarie ulteriori ricerche per rivelare la relazione costitutiva tra i materiali di carbonio duro e il meccanismo di reazione elettrochimica per fornire una guida teorica e una base scientifica per migliorare le prestazioni del carbonio duro. Inoltre, anche gli effetti dei parametri fisici dei materiali duri al carbonio, come la dimensione delle particelle, la densit\u00e0 di vibrazione e il carico di massa, sulle prestazioni elettrochimiche devono essere ulteriormente esplorati al fine di migliorare sinergicamente le prestazioni dei materiali quando vengono utilizzati in sistemi di batterie agli ioni di sodio.<\/p>\n\n\n\n

Il \u201cSondaggio speciale sul mercato cinese degli anodi di carbonio duro e rapporto sull\u2019analisi delle prospettive di investimento 2023-2029\u201d pubblicato da Beijing Wisdom Research Consulting Co., Ltd. sottolinea che con il sostegno nazionale per lo sviluppo di nuovi veicoli energetici e apparecchiature di stoccaggio dell\u2019energia, il la scala del mercato cinese dei materiali anodici duri in carbonio crescer\u00e0 ulteriormente. Secondo le previsioni di mercato, nel 2025, la dimensione del mercato cinese dei materiali per elettrodi negativi al carbonio duro raggiunger\u00e0 8,65 miliardi di yuan e il tasso di crescita medio annuo del settore dei materiali per elettrodi negativi al carbonio duro nei prossimi cinque anni raggiunger\u00e0 15,3%.<\/p>\n\n\n\n

Allo stato attuale, a causa del tempo di sviluppo relativamente breve dell'industria domestica dei materiali per elettrodi negativi al carbonio duro, la maggior parte delle imprese e degli istituti di ricerca sono ancora nella fase di ricerca, sviluppo e ottimizzazione tecnologica. Tuttavia, i principali produttori nazionali stanno avviando attivamente la produzione di materiali per elettrodi duri con carbonio negativo. Nell'aprile di quest'anno, Guangdong Rong Sodium New Energy Technology Co., Ltd. ha annunciato che la sua produzione annuale di 10.000 tonnellate di progetto di produzione di precursori di materiali anodici di carbonio duro \u00e8 stata ufficialmente messa in produzione nel parco industriale di grafite e grafene della citt\u00e0 di Yong'an, Provincia del Fujian, che utilizza principalmente biomassa vegetale come materia prima. Da parte sua, Ningbo Sugo Co., Ltd. ha affermato che i materiali anodici duri di carbonio applicati alle batterie agli ioni di sodio hanno raggiunto vendite in tonnellata in Cina e si prevede che la scala della produzione di massa raggiunger\u00e0 le 1.000 tonnellate quest'anno.<\/p>\n\n\n\n

Ye Yindan, ricercatore presso il Bank of China Research Institute, ritiene che le batterie agli ioni di sodio siano migliori delle batterie elettroniche al litio in termini di bassa temperatura, sicurezza, ricarica rapida e altri indicatori di prestazione. Tuttavia, c\u2019\u00e8 ancora spazio per migliorare la densit\u00e0 energetica, la durata del ciclo e cos\u00ec via. Tuttavia, considerando la ricca fonte di materiali, esiste ancora un ampio potenziale di sviluppo. Con la svolta delle tecnologie chiave delle batterie agli ioni di sodio, come i materiali anodici di carbonio duro, e la rapida crescita della domanda di stoccaggio dell\u2019energia, anche lo scenario applicativo e la portata delle batterie agli ioni di sodio verranno sviluppati rapidamente.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Il carbonio duro non si grafitizza dopo il trattamento ad alta temperatura. La sua disposizione cristallina interna \u00e8 disordinata e la spaziatura tra gli strati \u00e8 ampia. Ci\u00f2 fa s\u00ec che l'anodo di carbonio duro immagazzini pi\u00f9 carica nello stesso volume. Migliora la densit\u00e0 energetica e la durata delle batterie agli ioni di sodio. L'espansione e la contrazione dell'anodo di carbonio duro sono pi\u00f9 uniformi [\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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