Als Elektrodenmaterial für Solarzellen wird Graphit aufgrund seiner guten elektrischen und thermischen Leitfähigkeit und guten chemischen Stabilität häufig bei der Herstellung von Elektroden für Solarzellen verwendet.
Derzeit gibt es zwei Haupttypen gängiger Graphitprodukte auf dem Markt: Zum einen handelt es sich um künstlichen Graphit (auch als Naturgraphit bekannt); Beim zweiten handelt es sich um hochreinen Graphit (auch als halbleitender Graphit bekannt).
Künstlicher Graphit besteht hauptsächlich aus Kohlenstoffatomen und ist ein anorganisches, nichtmetallisches Material, das zur Herstellung elektronischer Industrieprodukte wie Leitpasten, Leitmittel und Ruß verwendet werden kann. Sein Haupteinsatzgebiet ist die Verwendung als leitfähiges Mittel in der Elektronikindustrie zur Verbesserung der Effizienz der Nutzung elektrischer Energie.
Aufgrund der schlechten Leitfähigkeit, der schlechten Wärmeleitfähigkeit, des hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der schlechten thermischen Stabilität, der geringen mechanischen Festigkeit und anderer Gründe von natürlichem und halbleitendem künstlichem Graphit kann es jedoch nicht direkt in Solarzellenelektroden verwendet werden.
Daher muss im Produktionsprozess von Solarzellen natürlicher und halbleitender künstlicher Graphit gereinigt werden, um seine thermische und elektrische Leitfähigkeit zu verbessern. Gleichzeitig ist es notwendig, den Wärmeausdehnungskoeffizienten und die mechanische Festigkeit zu verbessern.
Darüber hinaus wird künstlicher Graphit als einer der wichtigen Rohstoffe der Photovoltaikindustrie vor allem bei der Herstellung von Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien, Leitmitteln für Solarzellen, Elektrodenpasten und Ruß verwendet.
Mit der Entwicklung der Photovoltaikindustrie hin zu höheren Spannungsebenen werden höhere Anforderungen an Elektrodenmaterialien gestellt: Einerseits ist es notwendig, die Leitfähigkeit bei gleichzeitiger Gewährleistung einer hohen Spannung zu verbessern; Andererseits sind eine gute thermische Stabilität und mechanische Festigkeit erforderlich, um sich an Anwendungen unter rauen Bedingungen anzupassen.
Daher hat natürlicher und halbleitender künstlicher Graphit große Vorteile und ist zu einem der unverzichtbaren Rohstoffe in der Photovoltaikindustrie geworden, wodurch auch natürliches und halbleitendes künstliches Graphen als das am häufigsten verwendete Elektrodenmaterial im Photovoltaikbereich immer mehr an Bedeutung gewinnt mehr Aufmerksamkeit vom Markt.
1. Bereiten Sie neue Elektrodenmaterialien auf Kohlenstoffbasis vor
Natürliches und halbleitendes künstliches Graphit als Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien kann in Kombination mit anderen Funktionsmaterialien wie Ruß und leitfähigen Polymeren zur Herstellung von Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden, wodurch die Leistungsdichte und der Zyklus effektiv verbessert werden können Lebensdauer der Batterien.
Durch die Abscheidung von Kohlenstoffnanoröhren auf natürlichem und halbleitendem künstlichem Graphit zur Herstellung von Kohlenstoffnanoröhren/Graphit-Verbundwerkstoffen und deren Verwendung als Anoden von Solarzellen können deren Leistungsdichte, Lade-Entlade-Effizienz, Geschwindigkeitsleistung und Zykluslebensdauer effektiv verbessert werden.
Kohlenstoffnanoröhren/Graphen-Verbundwerkstoffe wurden mit einer einfachen Methode unter Verwendung von künstlichem Graphit und Kohlenstoffnanoröhren als Rohstoffen hergestellt.
Eine Mischung aus Ruß und Graphen wird als Additiv gemischt und dem Polymerelektrolyten zugesetzt, um ein Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien zu bilden.
2. Neue Lithium-Ionen-Batterieanode
Mit der Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien mit hoher Energiedichte wurden höhere Anforderungen an Anodenmaterialien gestellt, insbesondere im Hinblick auf große Kapazität, lange Lebensdauer, niedrige Kosten und geringen Lithiumverbrauch.
Graphen hat sich aufgrund seiner hohen spezifischen Kapazität zu einem der Forschungsschwerpunkte für Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien entwickelt.
Darüber hinaus haben sich Kohlenstoffmaterialien wie Graphit in den letzten Jahren allmählich zu einem Forschungsschwerpunkt entwickelt.
3. Neue Elektrodenaufschlämmung für Lithium-Ionen-Batterien auf Graphitbasis
Graphen wird aufgrund seiner hervorragenden elektrokatalytischen Leistung häufig im Bereich von Lithium-Ionen-Batterien verwendet und ist ein ideales Material für die Herstellung von Anoden für Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien, seine Anwendung in Lithium-Ionen-Batterien wird jedoch dadurch stark beeinträchtigt seine schlechte Leitfähigkeit und große Volumenausdehnung nach Adsorption von Lithiumionen an der Oberfläche.
Um dieses Problem zu lösen, verwendeten Wissenschaftler der Seoul National University in Korea die chemische Gasphasenabscheidung (CVD), um Graphenschichten auf der Oberfläche von Graphit wachsen zu lassen, und kombinierten Graphenschichten mit Graphitplatten, um Verbundmaterialien zu erhalten.
Die Ergebnisse zeigen, dass: (1) die Verbundstruktur nicht nur das Problem der leichten Agglomeration von Graphenschichten löst, sondern auch die mechanischen Eigenschaften von Graphitschichten verbessert; (2) Die Oberfläche der Graphenschicht im Verbundmaterial enthält eine große Anzahl organischer Gruppen, die die Reaktivität von Graphen und Lithiumsalz verbessern können; (3) Die in den Verbundmaterialien gebildete dreidimensionale Netzwerkstruktur kann den Kontaktwiderstand zwischen Partikeln in der Batterie wirksam unterdrücken und die Kinetik der elektrochemischen Reaktion verbessern.
4. Forschung und Analyse der Herstellungstechnologie und Schlüsselprozesse der Leitpasten-Anode
Elektrodenpaste wird zu einer Paste aus Elektrodenblättern verarbeitet und mit leitfähigen Additiven vermischt, um ein Batteriematerial mit leitfähiger Paste als leitfähigem Stromkollektor zu bilden, der ein wichtiger Bestandteil der Batteriefunktion ist und dessen Leistung sich direkt auf die Batterieleistung auswirkt.
Die Vorbereitungstechnologie für leitfähige Pastenanoden umfasst Graphitreinigungstechnologie, Lithium-Ionen-Batterie-Elektrodenvorbereitungstechnologie und Graphitelektrodenvorbereitungstechnologie.
Die leitfähige Aufschlämmung besteht hauptsächlich aus leitfähigem Mittel oder Anodenmaterial, das dem Elektrolyten während der Elektrodenverarbeitung als Schmiermittel zugesetzt werden kann, um die Kontaktfläche zwischen der Elektrode und dem Elektrolyten zu vergrößern, den Ionendiffusionsweg zu verkürzen und die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen Reaktionstiefe zur Kostenreduzierung.