يتكون قطب الليثيوم أيون في معظمه من المادة الفعالة، وهي الجسيمات التي تخزن الليثيوم، تربطها مادة رابطة. ومعظم المواد الفعالة لا توصل الكهرباء جيدًا بمفردها، لذلك يضيف مصنّعو الأقطاب كمية صغيرة من إضافة موصلة لمساعدة الإلكترونات على التحرك بين الجسيمات ومجمّع التيار. والإضافات الموصلة القائمة على الكربون هي المعيار. ويُدرس الغرافين كإضافة موصلة لأن صفائحه الرقيقة المرنة يمكنها ربط جسيمات كثيرة في آن واحد. يشرح هذا المقال الفكرة، والمسائل العملية، وكيف يمكن لفرق البحث والتطوير تقييم إضافة الغرافين للبطاريات لدينا (Graphene Battery Additive).
ماذا تفعل الإضافة الموصلة
تخيّل القطب كطبقة مكتظة من الجسيمات. تحتاج الإلكترونات إلى مسار متصل من كل جسيم إلى الرقاقة المعدنية. والإضافات الموصلة تكوّن تلك الشبكة. ومن الخيارات الشائعة أسود الكربون وأنابيب الكربون النانوية. وهي تختلف في الشكل: فأسود الكربون يتكون من جسيمات دقيقة شبه كروية تتلامس في نقاط، والأنابيب النانوية ألياف طويلة، والغرافين صفيحة مسطحة.
جاذبية الصفيحة في التغطية. فرقاقة الغرافين الرقيقة المرنة يمكن أن تمتد فوق عدة جسيمات وتلامسها على طول خط أو مساحة، لا في نقطة فقط. وتناقش أبحاث محكّمة، مثل هذه الورقة في ACS Applied Energy Materials ومراجعات حديثة مثل هذه المراجعة في ChemNanoMat، كيف يُستخدم الغرافين والمواد المرتبطة به في الشبكات الموصلة، والمفاضلات التي ينطوي عليها ذلك.
المفاضلات
- التشتت: الغرافين الذي يعاود التراص أو يتكتل في الملاط يكوّن جزرًا بدلًا من شبكة. وجودة التشتت كثيرًا ما تكون الفارق بين نتيجة جيدة وأخرى ضعيفة.
- انتقال الأيونات: يمكن للصفائح المسطحة، إذا اتخذت اتجاهًا خاطئًا أو عند نسب تحميل عالية، أن تعيق حركة أيونات الليثيوم عبر القطب. ونسبة التحميل والشكل مهمّان.
- سلوك الملاط: أي إضافة جديدة قد تغيّر لزوجة الملاط وجودة الطلاء.
- التوافق الكيميائي: تختلف النتائج بين المهابط والمصاعد وأشكال الخلايا.
لهذه الأسباب نتعامل مع إضافة البطاريات لدينا كمادة قيد التطوير، ولا نقدّم ادعاءات عن السعة أو عمر الدورات أو الشحن.
ما هي إضافتنا
- الوسط الناقل: غرافين مشتت مسبقًا في وسط ناقل مائي أو مذيبي مطابق لعملية الملاط لديك، مثل ملاط المصاعد المائي أو ملاط المهابط القائم على المذيبات.
- المستخدمون: فرق البحث والتطوير والخطوط التجريبية العاملة على بطاريات الليثيوم أيون وكيمياءات البطاريات الأخرى.
- الجرعة: من 1٪ إلى 7٪ وزنًا، حسب الاستخدام، مع نقطة بداية مقترحة لكل تجربة.
- العبوات: زجاجات 32 أونصة سائلة للعمل المخبري، وأوعية 1 غالون للتشغيلات التجريبية.
- الحالة: patent pending (براءة اختراع قيد الإيداع)، مصنوعة في الولايات المتحدة في Charlotte, NC، ولا تحتوي على أسود الكربون، ولا تُباع أبدًا على شكل مسحوق.
ولأنها تصل مشتتة مسبقًا، تندمج الإضافة في مرحلة خلط الملاط مثل أي مكوّن سائل آخر. فلا توجد مادة نانوية جافة تحتاج إلى وزن أو تعامل في المختبر.
إعداد تجربة أقطاب عادلة
- ثبّت وصفة مرجعية. المادة الفعالة والمادة الرابطة والمذيب ومحتوى المواد الصلبة والإضافة الموصلة نفسها التي تستخدمها اليوم. وسجّل ترتيب الخلط وأوقاته.
- حدّد ما تختبره. الغرافين كبديل جزئي لإضافتك الموصلة الحالية، أو كإضافة إليها. فهاتان تجربتان مختلفتان.
- احسب حساب الوسط الناقل. إضافتنا تجلب معها سائلًا. فعدّل كمية المذيب أو الماء التي تضيفها ليطابق محتوى المواد الصلبة المرجع.
- افحص الملاط. اللزوجة والمظهر وأي علامات على الترسب أو التكتلات قبل الطلاء.
- اطلِ وجفّف واضغط بالطريقة نفسها. قِس وزن الطلاء والسماكة والكثافة لتقارن المثل بالمثل.
- قِس القطب. المقاومة السطحية أو المقاومة عبر السماكة، والالتصاق بالرقاقة.
- اصنع الخلايا واختبرها. قدرة المعدل والممانعة والتدوير وفق بروتوكولك القياسي، مع عدد كافٍ من الخلايا في كل مجموعة لرؤية فروق حقيقية.
كثيرًا ما تكون مقاومة القطب أسرع إشارة إلى ما إذا كانت الشبكة الموصلة قد تغيرت. أما نتائج الخلايا فتستغرق وقتًا أطول وتحتاج إلى إحصاء، لذا اصنع عددًا كافيًا من الخلايا.
ما لا ندّعيه
لا ننشر ادعاءات عن السعة أو عمر الدورات أو كثافة الطاقة أو الشحن السريع لإضافة البطاريات لدينا، وليست لدينا دراسات حالة لعملاء نشاركها. العمل على البطاريات عمل دقيق. والخلايا التي تصنعها والبيانات التي تجمعها هي الدليل.
«لا ينبغي لأحد أن يأخذ كلام المورد على محمل التسليم بشأن ما يحدث داخل الخلية. نحن نورّد التشتت، وفريق البحث والتطوير يصنع الخلايا». — Frans Alkemade
التعامل في المختبر
رجّ الزجاجة قبل سحب عينة، وزِن الإضافات بدلًا من قياسها بالحجم، وسجّل رقم الدفعة في ورقة تصنيع القطب. وأبقِ العبوة مغلقة حتى لا يتبخر الوسط الناقل فيتغير محتوى المواد الصلبة بين عمليات التصنيع.
قراءات ذات صلة
راجع دليلنا عن اختيار الوسط الناقل للتشتت، والغرافين في الإلكترونيات.
اقرأ البيان الصحفي لإضافة البطاريات، أو راجع صفحة تخزين الطاقة بالغرافين، أو اطلب عرض سعر وعينات مخبرية.
الأسئلة الشائعة
لماذا يُستخدم الغرافين كإضافة موصلة؟
يمكن لصفائح الغرافين الرقيقة المرنة أن تربط جسيمات فعالة كثيرة في آن واحد، فتساعد الإلكترونات على التحرك عبر القطب. ويحدد التشتت ونسبة التحميل مدى نجاح ذلك.
هل إضافة الغرافين للبطاريات مسحوق؟
لا. إنها مشتتة مسبقًا في وسط ناقل مائي أو مذيبي مطابق لعملية الملاط لديك.
هل تنشرون نتائج السعة أو عمر الدورات؟
لا. إنها مادة قيد التطوير، وتُقاس كل نتيجة مقارنةً بالقطب الحالي لدى العميل.
كم أضيف؟
من 1٪ إلى 7٪ وزنًا، حسب الاستخدام. وعدّل كمية المذيب أو الماء التي تضيفها ليطابق محتوى المواد الصلبة في الملاط مرجعك.
اطلب عرض سعر أو عينات أو نشرة فنية
أخبرنا بمادتك، والخاصية التي ترغب في تحسينها، والوسط الناقل الذي تستخدمه (ماء أو مذيب أو راتنج أو زيت)، وكمياتك. الأسعار والعينات متاحة عبر عرض السعر فقط. اتصل على 704-659-3682 أو اطلب عرض سعر أو عينات أو نشرة فنية / صحيفة بيانات السلامة.
