¿Qué es el carbono duro?
El carbono duro se refiere a materiales de carbono difíciles de grafitizar por encima de 2500 °C. Recibe su nombre debido a su alta dureza mecánica. El carbono duro se obtiene generalmente mediante tratamiento térmico a 500-1200 °C. Entre sus fuentes se incluyen el carbono de resina (fenólico, epoxi, alcohol polifurfurílico), el carbono pirolítico (PVA, PVC, PVDF, PAN), el negro de humo y el carbono de biomasa.
Ejemplos de carbono de biomasa son la glucosa y la celulosa. El carbono duro presenta una estructura desordenada y una gran separación interplanar de 0,37 a 0,40 nm. Esta separación facilita la inserción y extracción de Li⁺, lo que resulta en una alta capacidad específica (hasta 350-400 mAh/g). Presenta buena compatibilidad con electrolitos basados en PC.
Sin embargo, la capacidad irreversible inicial es alta. También presenta problemas como la histéresis de voltaje. Actualmente, el carbono duro se utiliza directamente como material de ánodo. También se puede mezclar con grafito para mejorar el rendimiento de la carga rápida.
¿Qué es el carbono blando?
El carbono blando se refiere a materiales de carbono que son fáciles de grafitizar por encima de 2500 °C.
Los ejemplos incluyen coque de aguja, coque de petróleo, fibra de carbono y microesferas de carbono.
Su grado de grafitización es bajo, pero la alineación de las capas es mejor que la del carbono duro.
El espaciamiento interplanar es de aproximadamente 0,34 a 0,35 nm.
Este es mayor que el del grafito ideal. El carbono blando ofrece un buen rendimiento.
Sin embargo, su capacidad específica es menor (250–300 mAh/g) y el voltaje de salida también es bajo.
Carece de una meseta de carga y descarga clara. El carbono blando rara vez se utiliza directamente como material anódico. En cambio, sirve como materia prima para el grafito artificial. También se utiliza como recubrimiento para mejorar la conductividad y la cinética.
Diagrama esquemático de las microestructuras del carbono duro y del carbono blando
Según datos autorizados, los envíos mundiales de material de ánodo alcanzaron 1,789 millones de toneladas en 2023. China contribuyó con 1,667 millones de toneladas, lo que representa 93,21 TP3T del total mundial.
En China se producen más de 90% de materiales para ánodos. Por estructura del producto, el grafito artificial predomina, con casi 80%. El grafito natural representa aproximadamente 20%. Otros materiales para ánodos representan solo una pequeña proporción.
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