Grafitiserad petroleumkoks är ett viktigt grundläggande råmaterial för hög - slutmaterial såsom litium - jonbatteri negativa elektrodmaterial, hög - Power Electrodees och speciell grafit. Dess prestanda påverkar direkt produktens kvalitet och konkurrenskraft. Eftersom råvarorna i grafitiserad petroleumkoks är svavel (er) och olika metallelement viktiga föroreningar som är svåra att undvika. Deras närvaro och rest har en stor inverkan på prestanda för grafitiserad petroleumkoks.
1. Mekanismen för påverkan av föroreningar på prestanda för grafitiserad petroleumkoks
(1)Påverkan av svavel:
Grafitiseringsgrad och strukturella defekter:
Svavel rymmer huvudsakligen i form av svavel - som innehåller gas (såsom h₂s, cos, so₂) under hög - temperaturgrafitisering. Denna avsvavlingsprocess kommer att lämna strukturella defekter såsom hål och dislokationer i kolstrukturen, förstöra regelbundenheten i det kolhexagonala rutnätet och minska grafitiseringsgraden för slutprodukten avsevärt. Otillräcklig grafitisering leder direkt till en minskning av elektrisk konduktivitet och värmeledningsförmåga och en minskning av verklig densitet.
Expansionskoefficient:
Återstående svavel eller sulfid kommer att förgasar och expanderar igen när den används vid hög temperatur, vilket gör att materialets volym ökar kraftigt, ökar den termiska expansionskoefficienten för materialet, som allvarligt påverkar den höga - temperaturens stabilitet och termisk chockmotstånd och till och med orsakar sprickfel.
Elektrokemisk prestanda:
För negativa elektrodmaterial för litiumbatteri, kommer återstående svavel att förvärra nedbrytningen av elektrolyten, bilda en tjockare och mer instabil fast elektrolytgränssnittsfilm på den negativa elektrodytan, öka irreversibel kapacitetsförlust, minska den första Coulomb -effektiviteten och påskynda cykelkapaciteten Decay.
(2)Påverkan av metallelement:
Katalytisk grafitisering och strukturell störning:
Övergångsmetaller såsom vanadium (V), nickel (Ni), järn (Fe) och deras föreningar är kraftfulla "katalytiska grafitisering" -katalysatorer vid höga temperaturer. Deras katalytiska verkan kommer att orsaka överdriven grafitisering i lokala områden eller formade störda kolstrukturer, introducerar ett stort antal korngränser och defekter, förstör den totala enhetligheten och minskar den totala elektriska/termiska konduktiviteten och mekaniska styrkan hos materialet.
Katalytisk oxidation:
Metallföroreningar som vanadium, nickel och järn (särskilt vanadiumoxider) är kraftfulla katalysatorer för hög - Temperaturoxidation av kolmaterial. De minskar signifikant oxidationstemperaturen för materialet, påskyndar kraftigt dess oxidationshastighet i luft eller co₂ -atmosfär och förkortar kraftigt livslängden för hög - temperaturkomponenter.
Ask och föroreningar:
Metallföroreningar är den viktigaste källan till petroleumkoksaska. Halten med hög ask minskar produktens renhet och påverkar elektrisk/värmeledningsförmåga. I extrema tillämpningar kan metalljoner i asken bli en källa till föroreningar.
Elektrokemiska egenskaper:
Återstående metalljoner kommer att migrera till ytan av den negativa elektroden, förstöra SEI -filmens stabilitet, leder till ökat själv - urladdning, dålig cykelprestanda och potentiella säkerhetsrisker.
Volymstabilitet och styrka:
Vissa metalloxider kan genomgå hydrering eller fasförändring i hög temperatur eller fuktiga miljöer, vilket orsakar lokal volymutvidgning, vilket påverkar materialets dimensionella stabilitet och mekaniska styrka.
2. Metoder för att ta bort föroreningar från petroleumkoks råvaror
(1)Desulfurization Method:
Högtemperatur Calcination Desulfurization:Den vanligaste och mest ekonomiska förbehandlingsmetoden. Calcining Green Coke vid 1200-1500 grader i en inert atmosfär (för att förhindra oxidationsförbränning) sönderdelas det mesta av det organiska svavelet i gaser som H₂S och COS.
HydrodeSulfurization (HDS):Använd en katalysator i en hög - temperatur och hög - Tryckvätemiljö. Det organiska svavelet i petroleumkoks omvandlas till H₂ för borttagning.
Oxidativ desulfurisering:Användning av en oxidant (såsom luft/o₂, h₂o₂, salpetersyra, peroxysyra, etc.) för att oxidera svavel i vatten - lösligt sulfat eller mycket oxiderade svaveloxider under specifika förhållanden och sedan ta bort den genom vattentvätt.
Biologisk desulfurisering:Använda specifika mikroorganismer för att metabolisera organiskt svavel i petroleumkoks.
(2)Demetalliseringsmetod:
Syra tvätt:För närvarande den mest mainstream och effektiva demetalliseringsmetoden. Kalcinerad koks eller grön koks behandlas vanligtvis med saltsyra, salpetersyra, hydrofluorsyra eller deras blandade syror. Syra kan lösa upp de flesta metalloxider och salter och används främst för att avlägsna vatten - lösliga saltföroreningar.
Hög - Temperaturklorering Rostning:Klorgas introduceras eller ett klorineringsmedel tillsätts vid hög temperatur för att omvandla metallföroreningar till flyktiga klorider för avlägsnande.
Alkali -tvätt:Det används främst för att avlägsna sura oxidföroreningar såsom kisel (Si) och aluminium (AL).
I framtiden, med den växande efterfrågan på grafitiserad petroleumkoks inom områdena ny energi och hög - slutmetallurgi, kommer föroreningsavlägsningstekniken att utvecklas i riktning av intelligens och låg karbonisering, såsom optimering av kalkineringstemperaturen genom AI, utveckla låg - Energi -mikrovågor desulfurering, etc.
