பேட்டரியில் ஒரு மின்முனைக்கு எந்த வகையான கார்பன் மிகவும் பொருத்தமானது?

அறிமுகம்

பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தின் விரைவான பரிணாமம் எலக்ட்ரோடு பொருட்களின் தேர்வை செயல்திறன், நீண்ட ஆயுள் மற்றும் செயல்திறனை தீர்மானிப்பதில் ஒரு முக்கியமான காரணியாக ஆக்கியுள்ளது. இந்த பொருட்களில், கார்பன் அடிப்படையிலான மின்முனைகள் நவீன பேட்டரிகளுக்கான ஒரு மூலக்கல்லாக உருவெடுத்துள்ளன, குறிப்பாக லித்தியம் அயன் மற்றும் எரிசக்தி சேமிப்பு பயன்பாடுகளில். இருப்பினும், அனைத்து கார்பன் வடிவங்களும் சமமாக உருவாக்கப்படவில்லை. கேள்வி எழுகிறது: பேட்டரியில் ஒரு மின்முனைக்கு எந்த வகையான கார்பன் மிகவும் பொருத்தமானது? இந்த கட்டுரை பல்வேறு கார்பன் வடிவங்களின் பண்புகள், நன்மைகள் மற்றும் பயன்பாடுகளை ஆராய்கிறது, சிலிக்கான் படிவு தொடர்பான நுண்ணிய கார்பனில் சிறப்பு கவனம் செலுத்துகிறது, இது பேட்டரி தொழில்துறையை மறுவரையறை செய்யும் ஒரு அதிநவீன பொருள்.

பேட்டரி மின்முனைகளில் கார்பனின் பங்கு பன்முகப்படுத்தப்பட்டுள்ளது. இது ஒரு கடத்தும் மேட்ரிக்ஸ், ஒரு கட்டமைப்பு கட்டமைப்பாக, மற்றும் சில சந்தர்ப்பங்களில், ஆற்றல் சேமிப்பிற்கான செயலில் உள்ள பொருளாக செயல்படுகிறது. கார்பனின் பல்வேறு வடிவங்களில் - கிராஃபைட், கிராபெனின், செயல்படுத்தப்பட்ட கார்பன் மற்றும் நுண்ணிய கார்பன் - ஒவ்வொன்றும் தனித்துவமான பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை குறிப்பிட்ட பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகின்றன. உதாரணமாக, சிலிக்கான் படிவுக்கான நுண்ணிய கார்பன் குறிப்பிடத்தக்க கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளில் சிலிக்கான்-கார்பன் அனோட்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்தும் திறனுக்காக

இந்த ஆய்வுக் கட்டுரை பேட்டரி மின்முனைகளில் பயன்படுத்தப்படும் பல்வேறு கார்பன் வடிவங்களின் விரிவான பகுப்பாய்வை வழங்குவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளது, இது வெவ்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு அவற்றின் பொருத்தத்தை மையமாகக் கொண்டுள்ளது. நுண்ணிய கார்பன் தொழில்நுட்பத்தின் சமீபத்திய முன்னேற்றங்களை ஆராய்வோம், பேட்டரிகளின் ஆற்றல் அடர்த்தி மற்றும் சுழற்சி வாழ்க்கையை மேம்படுத்துவதில் அதன் பங்கு உட்பட. இந்த கட்டுரையின் முடிவில், நுண்ணிய கார்பன், குறிப்பாக வேதியியல் நீராவி படிவு (சி.வி.டி) போன்ற மேம்பட்ட முறைகளைப் பயன்படுத்தி உருவாக்கப்பட்டவை ஏன் அடுத்த தலைமுறை பேட்டரிகளுக்கு விருப்பமான தேர்வாக மாறி வருகின்றன என்பதைப் பற்றிய தெளிவான புரிதலைக் கொண்டிருக்கும்.

பேட்டரி மின்முனைகளில் கார்பனின் பங்கு

கார்பன் அதன் சிறந்த மின் கடத்துத்திறன், வேதியியல் நிலைத்தன்மை மற்றும் கட்டமைப்பு பல்துறைத்திறன் காரணமாக பேட்டரி தொழில்நுட்பத்தில் நீண்ட காலமாக பிரதானமாக உள்ளது. மின்முனைகளில் அதன் முதன்மை செயல்பாடு எலக்ட்ரான்களின் ஓட்டத்தை எளிதாக்குவதாகும், இதன் மூலம் பேட்டரியின் ஒட்டுமொத்த செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது. கூடுதலாக, கார்பன் பொருட்கள் பெரும்பாலும் சிலிக்கான் போன்ற செயலில் உள்ள பொருட்களுக்கான ஹோஸ்ட் மேட்ரிக்ஸாக செயல்படுகின்றன, அவை கட்டணம்-வெளியேற்ற சுழற்சிகளின் போது தொகுதி விரிவாக்கத்திற்கு ஆளாகின்றன.

கார்பன் வடிவத்தின் தேர்வு ஆற்றல் அடர்த்தி, சக்தி அடர்த்தி மற்றும் சுழற்சி வாழ்க்கை உள்ளிட்ட பேட்டரியின் செயல்திறன் அளவீடுகளை கணிசமாக பாதிக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, கார்பனின் படிக வடிவமான கிராஃபைட், அதன் உயர் தத்துவார்த்த திறன் மற்றும் சிறந்த சைக்கிள் ஓட்டுதல் நிலைத்தன்மை காரணமாக லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இருப்பினும், அதன் வரையறுக்கப்பட்ட வீதத் திறன் மற்றும் பெரிய அளவிலான மாற்றங்களுக்கு ஏற்ப இயலாமை ஆகியவை மாற்று கார்பன் வடிவங்களை ஆராய ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு வழிவகுத்தன.

கார்பன் பொருட்களின் முக்கிய பண்புகள்

பேட்டரி மின்முனைகளுக்கான கார்பன் பொருட்களை மதிப்பிடும்போது, ​​பல முக்கிய பண்புகள் செயல்படுகின்றன:

• குறிப்பிட்ட பரப்பளவு: அதிக மேற்பரப்பு பரப்பளவு எலக்ட்ரோலைட்டுடன் சிறந்த தொடர்புக்கு அனுமதிக்கிறது, இது எலக்ட்ரோடின் மின் வேதியியல் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.

• துளை அமைப்பு: மைக்ரோபோர்ஸ், மெசோபோர்கள் மற்றும் மேக்ரோபோர்களின் இருப்பு அயன் போக்குவரத்தை மேம்படுத்தலாம் மற்றும் செயலில் உள்ள பொருள் விரிவாக்கத்திற்கான இடத்தை வழங்கும்.

• மின் கடத்துத்திறன்: அதிக கடத்துத்திறன் திறமையான எலக்ட்ரான் ஓட்டத்தை உறுதி செய்கிறது, ஆற்றல் இழப்புகளைக் குறைக்கிறது.

• வேதியியல் நிலைத்தன்மை: வேதியியல் சீரழிவுக்கு எதிர்ப்பு பேட்டரிக்கு நீண்ட செயல்பாட்டு வாழ்க்கையை உறுதி செய்கிறது.

இந்த பண்புகளில், சிலிக்கான்-கார்பன் அனோட்களுக்கு துளை அமைப்பு குறிப்பாக முக்கியமானது. நுண்ணிய கார்பன் கட்டமைப்புகள் லித்தேஷனின் போது சிலிக்கானின் தொகுதி விரிவாக்கத்தை திறம்பட இடையகப்படுத்தலாம், இதன் மூலம் எலக்ட்ரோடின் சுழற்சி ஆயுளை மேம்படுத்துகிறது. இங்குதான் உயர் செயல்திறன் கொண்ட நுண்ணிய கார்பன் தனித்து நிற்கிறது. ஜெஜியாங் அபெக்ஸ் எனர்ஜி டெக்னாலஜி கோ, லிமிடெட் உருவாக்கிய

போரஸ் கார்பன்: சிலிக்கான்-கார்பன் அனோட்களுக்கான விளையாட்டு மாற்றும்

போரஸ் கார்பன் சிலிக்கான்-கார்பன் அனோட்களுக்கான ஒரு புரட்சிகர பொருளாக உருவெடுத்துள்ளது, பாரம்பரிய கார்பன் வடிவங்களுடன் தொடர்புடைய பல சவால்களை எதிர்கொள்கிறது. அதன் தனித்துவமான அமைப்பு, உயர் குறிப்பிட்ட மேற்பரப்பு மற்றும் நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட துளை அளவு விநியோகத்தால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது, இது அடுத்த தலைமுறை பேட்டரிகளுக்கு ஏற்ற வேட்பாளராக அமைகிறது.

நுண்ணிய கார்பனின் நன்மைகள்

வழக்கமான கார்பன் பொருட்களை விட நுண்ணிய கார்பன் பல நன்மைகளை வழங்குகிறது:

• உயர் சிலிக்கான் படிவு வீதம்: நுண்ணிய அமைப்பு சிலிக்கான் படிவுக்கு போதுமான இடத்தை வழங்குகிறது, இது மின்முனையின் திறனை மேம்படுத்துகிறது.

• குறைந்த உள் எதிர்ப்பு: மேம்பட்ட கடத்துத்திறன் ஆற்றல் இழப்புகளைக் குறைக்கிறது, இதனால் பேட்டரி மிகவும் திறமையாக இருக்கும்.

• நீண்ட சுழற்சி வாழ்க்கை: அளவிலான மாற்றங்களை இடையகப்படுத்தும் திறன் பல சார்ஜ்-வெளியேற்ற சுழற்சிகளில் நிலையான செயல்திறனை உறுதி செய்கிறது.

• உயர் ஆரம்ப கூலொம்ப் செயல்திறன்: நுண்ணிய கார்பன் முதல் சுழற்சியின் போது மாற்ற முடியாத திறன் இழப்பைக் குறைக்கிறது, இது சிலிக்கான் அடிப்படையிலான அனோட்களுடன் பொதுவான பிரச்சினை.

இந்த பண்புகள் நுண்ணிய கார்பனை குறிப்பாக மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் கட்டம் ஆற்றல் சேமிப்பு போன்ற உயர் ஆற்றல் அடர்த்தி பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றதாக ஆக்குகின்றன. ஜெஜியாங் அபெக்ஸ் எனர்ஜி டெக்னாலஜி கோ, லிமிடெட் போன்ற நிறுவனங்கள் இந்த கண்டுபிடிப்பில் முன்னணியில் உள்ளன, 1600 m²/g ஐ தாண்டிய குறிப்பிட்ட மேற்பரப்பு பகுதிகளைக் கொண்ட தயாரிப்புகளை வழங்குகின்றன மற்றும் 0.8 cm³/g க்கும் அதிகமான துளை தொகுதிகள்.

லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளில் பயன்பாடுகள்

நுண்ணிய கார்பனின் முதன்மை பயன்பாடு லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளில் உள்ளது, அங்கு இது சிலிக்கான்-கார்பன் அனோட்களுக்கான அடிப்படை பொருளாக செயல்படுகிறது. பொருளின் உயர் சிலிக்கான் படிவு வீதம் மற்றும் சிறந்த மின் வேதியியல் நிலைத்தன்மை ஆகியவை உயர் செயல்திறன் கொண்ட பேட்டரிகளுக்கு ஏற்றதாக அமைகின்றன. கூடுதலாக, அதன் குறைந்த அடர்த்தி மற்றும் இலகுரக இயல்பு அதிக ஆற்றல் அடர்த்திக்கு பங்களிக்கின்றன, இது போர்ட்டபிள் எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் மின்சார வாகனங்களுக்கு ஒரு முக்கியமான காரணியாகும்.

முடிவு

முடிவில், கார்பன் பொருளின் தேர்வு பேட்டரி மின்முனைகளின் செயல்திறன் மற்றும் நீண்ட ஆயுளில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. கிராஃபைட் மற்றும் கிராபெனின் போன்ற பாரம்பரிய வடிவங்கள் அவற்றின் தகுதிகளைக் கொண்டிருந்தாலும், நுண்ணிய கார்பன் ஒரு சிறந்த மாற்றாக உருவெடுத்துள்ளது, குறிப்பாக சிலிக்கான்-கார்பன் அனோட்களுக்கு. உயர் குறிப்பிட்ட பரப்பளவு, குறைந்த உள் எதிர்ப்பு மற்றும் சிறந்த சுழற்சி நிலைத்தன்மை உள்ளிட்ட அதன் தனித்துவமான பண்புகள் பேட்டரி துறையில் ஒரு விளையாட்டு மாற்றியாக அமைகின்றன.

உயர் ஆற்றல் அடர்த்தி கொண்ட பேட்டரிகளுக்கான தேவை தொடர்ந்து வளர்ந்து வருவதால், போன்ற பொருட்கள் சிலிக்கான் படிவுக்கான நுண்ணிய கார்பன் பெருகிய முறையில் முக்கிய பங்கு வகிக்கும். ஜெஜியாங் அபெக்ஸ் எனர்ஜி டெக்னாலஜி கோ, லிமிடெட் போன்ற நிறுவனங்கள் முன்னிலை வகிக்கின்றன, தொழில்துறையின் வளர்ந்து வரும் தேவைகளை பூர்த்தி செய்யும் புதுமையான தீர்வுகளை வழங்குகின்றன. சி.வி.டி போன்ற மேம்பட்ட தொழில்நுட்பங்களை மேம்படுத்துவதன் மூலம், அவை பேட்டரி பொருட்களில் செயல்திறன் மற்றும் நிலைத்தன்மைக்கு புதிய வரையறைகளை அமைக்கின்றன.