Umetni grafit se običajno uporablja za dodajanje ogljika pri vlivanju, njegova absorpcijska stopnja pa je za kupce pomembna skrb. Pri sprejemanju odločitev livarne običajno upoštevajo stopnjo absorpcije umetnega grafita, kar lahko privede do nekaterih vplivov na stroške. Ključni dejavniki, ki vplivajo na hitrost absorpcije umetnega grafita, vključujejo naslednje vidike:
Stopnja grafitizacije: Grafitizacija, obdelana pri visoki temperaturi, ogljikove atome naredi bolj urejeno in tvori redno večplastno strukturo. Visoka stopnja grafitizacije zagotavlja gladkejše kanale vstavitve/ekstrakcije litij ionov, izboljša reverzibilno zmogljivost (hitrost absorpcije) in uspešnost hitrosti; Nizka graficizacija vodi do zmanjšane zmogljivosti in povečane polarizacije zaradi strukturne motnje.
Velikost delcev in porazdelitev velikosti delcev: Umetni grafit z majhno velikostjo delcev skrajša litij ionsko difuzijsko pot in izboljša uspešnost hitrosti, vendar lahko povečanje specifične površine poslabša stranske reakcije. Umetni grafit z veliko velikostjo delcev ima dobro strukturno stabilnost, vendar je ionska difuzijska pot dolga, kar vpliva na hitro polnjenje.
Ozka porazdelitev zagotavlja enakomernost elektrokemične reakcije; Široka distribucija lahko povzroči lokalno pretirano polnjenje/pretiravanje, kar vpliva na skupno učinkovitost absorpcije.
Struktura por: ustrezna količina mezopora (2-50 nm) zagotavlja ionske transportne kanale, mikropore (<2 nm) may hinder diffusion. High SSA can increase reactive sites, but it will aggravate electrolyte decomposition, form an overly thick SEI film, consume active lithium, and reduce the first coulombic efficiency and cycle life. It can be controlled by balancing ion channels and side reactions, usually controlled at 1-5 m²/g.
Površinsko kemično stanje: površinski kisik - vsebuje skupine (na primer - OH, - cooh) lahko nepovratno vežejo litijeve ione; Kovinske nečistoče (Fe, CO itd.) katalizirajo stranske reakcije in zmanjšajo učinkovito hitrost absorpcije. Ogljikova prevleka (na primer amorfni ogljik) lahko izboljša prevodnost, zavira stranske reakcije elektrolitov in izboljša stabilnost vmesnika.
Zrakana gostota: Visoka zbijanja poveča volumetrično energijsko gostoto baterije, vendar bo prekomerno stiskanje uničilo strukturo por, oviralo infiltracijo elektrolita in transport ionov ter zmanjšalo učinkovito hitrost absorpcije. Optimiziran je lahko med gostoto energije in učinkovitostjo transporta ionov (običajno 1,5-1,7 g/cm³).
Prevodno sredstvo in vezivo: Da bi zagotovili elektronsko pot (na primer ogljikovo črno, CNT), bo nezadostno dodajanje privedlo do lokalne polarizacije in zmanjšalo učinkovitost absorpcije. Hkrati bo vezivo vplivalo na stabilnost strukture elektrode (na primer SBR/CMC ali PVDF), inferiorne vezive pa je enostavno odpadati in uničiti prevodno omrežje.
Ujemanje elektrolitov: topila in dodatki, kot je etilen karbonat (EC), prispevajo k oblikovanju stabilnega filma SEI. In dodatki (kot so FEC, VC) lahko optimizirajo sestavo SEI in zmanjšajo stranske reakcije. In koncentracija litijeve soli, elektrolit z visoko koncentracijo lahko izboljša stabilnost, vendar povečana viskoznost vpliva na zmogljivost.
Zato je hitrost absorpcije litijevega iona umetnega grafita rezultat sinergističnega učinka njegove mikrostrukture, stopnje grafizacije, pore, velikosti delcev, površinske kemije, makrostrukture elektrode, gostote in formulacije in elektrolita.
