Использование угля из скорлупы кокосовых орехов в производстве натрий-ионных аккумуляторов

Сценарии применения импортируемого угля из скорлупы орехов в Китае довольно широки, включая промышленную адсорбцию и очистку, очистку воды, улучшение почвы и в качестве твердого угольного анода в натрий-ионных аккумуляторных элементах. Среди них кокосовый уголь является наиболее широко используемым материалом биомассы в твердых угольных анодах натрий-ионных аккумуляторных элементах.

Основные районы производства кокосового угля сосредоточены в тропических регионах, таких как Юго-Восточная Азия и Южная Азия, включая такие страны, как Индонезия, Шри-Ланка и Филиппины. Обильные кокосовые ресурсы этих регионов обеспечивают достаточное количество сырья для производства кокосового угля. Будучи одним из основных импортеров кокосового угля, Китай имеет разнообразные каналы импорта. С одной стороны, он обеспечивает стабильные поставки, напрямую подписывая контракты на закупку с местными производителями; с другой стороны, он использует ресурсы международных трейдеров для получения продуктов из кокосового угля различного качества и спецификаций. В области натрий-ионных аккумуляторов кокосы Хайнаня отечественного производства используются редко.

С точки зрения характеристик сырья, существуют различия в составе и структуре между скорлупой кокосовых орехов Хайнаня и импортной скорлупой кокосов. Уникальная среда, в которой растут кокосы Хайнаня, включая почву и климат, влияет на свойства скорлупы кокосовых орехов. Исследования показывают, что пропорции лигнина и целлюлозы в скорлупе кокосовых орехов Хайнаня отечественного производства отличаются от пропорций в импортной скорлупе кокосовых орехов.

Например, содержание лигнина и целлюлозы в импортной скорлупе кокосовых орехов относительно стабильно, что полезно для приготовления древесного угля из скорлупы кокосовых орехов с хорошо развитой и однородной структурой пор. Однако из-за изменчивости условий выращивания компоненты скорлупы кокосовых орехов Хайнаня колеблются, что затрудняет точный контроль их микроструктуры в процессе преобразования. Это приводит к невозможности обеспечить идеальные каналы передачи для ионов натрия, тем самым влияя на производительность батареи по показателю C. В настоящее время уголь из скорлупы кокосовых орехов, используемый в твердых углеродных анодах, в основном импортируется, и этот материал существенно зависит от климата и поставок продукции.

Преимущества использования угля из скорлупы кокосовых орехов в натрий-ионных аккумуляторах заключаются в следующем:

Уникальная структура пор

Твердый углерод на основе скорлупы кокосовых орехов имеет хорошо развитую пористую структуру, что имеет решающее значение для повышения производительности натрий-ионных аккумуляторов. Во время процесса зарядки и разрядки обильные поры облегчают проникновение электролита, позволяя ионам натрия быстрее передаваться между материалом электрода и электролитом, тем самым улучшая производительность C-rate аккумулятора.

Подходящий химический состав

Уголь из скорлупы кокосовых орехов имеет низкую зольность и подходящее соотношение H/C и O/C, что делает его идеальным анодным материалом для натрий-ионных аккумуляторов. Низкая зольность означает меньшее количество примесей, что снижает побочные реакции внутри аккумулятора и улучшает его стабильность и срок службы. Подходящее соотношение H/C и O/C помогает оптимизировать электронную структуру углеродного материала, улучшая его адсорбционные и десорбционные возможности для ионов натрия, тем самым улучшая производительность заряда и разряда аккумулятора.

Высокая рентабельность

По сравнению с некоторыми другими анодными материалами для натрий-ионных аккумуляторов, кокосовый уголь имеет значительные преимущества в стоимости. Во-первых, кокосовая скорлупа, как сырье для кокосового угля, широко доступна и относительно недорога. Мировое годовое производство кокосовой скорлупы превышает 20 миллионов тонн, при этом текущий уровень использования составляет менее 30%, обеспечивая богатый и недорогой сырьевой резерв для индустрии кокосового угля. Во-вторых, процесс подготовки кокосового угля относительно прост, не требует сложного оборудования или высокого потребления энергии, что еще больше снижает производственные затраты.

Поскольку рынок натрий-ионных аккумуляторов продолжает расширяться, спрос на уголь из кокосовой скорлупы будет продолжать расти. Чтобы обеспечить стабильные поставки сырья, компании будут постепенно диверсифицировать свои источники. В краткосрочной перспективе в биомассе по-прежнему будет доминировать кокосовая скорлупа, но в долгосрочной перспективе сырье на основе скорлупы может не удовлетворить рыночный спрос. Другие материалы из биомассы, такие как бамбук, солома и тростник, могут служить альтернативным или дополнительным сырьем для кокосовой скорлупы.

Уголь из скорлупы кокосовых орехов, имеющий преимущества в импортной торговле и уникальные характеристики в натрий-ионных аккумуляторах, становится важным компонентом в области твердых углеродных анодных материалов для натрий-ионных аккумуляторов. В будущем, с развитием технологических инноваций, диверсификацией сырья и расширением рынка, натрий-ионные аккумуляторы будут играть более важную роль, способствуя глобальному устойчивому развитию энергетики.

Источник: https://news.metal.com/newscontent/103243127/January-February-2025-Import-Data-for-Nutshell-Charcoal-Released-A-Brief-Discussion-on-the-Application-and-Development-of-Coconut-Shell-Charcoal-in-the-Sodium-Ion-Battery-Field