ግራፋይት ኣኖድ እንታይ እዩ?

ሓደ ግራፋይት ኣኖድ ኣብ ሓደ ኣሉታዊ ኤሌክትሮድ እዩ .ሊትየም ኣዮን ባትሪ .፣ ካብ ካርቦን ዝተሰርሐ ኣብ እዋን ቻርጅን ምፍሳስን ሊትየም ኣዮናት ዝዕቅቡን ዝለቅቑን ንጣብ ንጣብ ዝተሰርሐ። ባትሪ ክመልእ ከሎ ኣብ መንጎ ግራፋይት ንብርኪታት ሊትየም ኣዮናት ዝኣትዉሉ ቀንዲ ኣአንጋዲ ንብረት ኮይኑ የገልግል፣ እዚ ድማ ካብ ጠቕላላ ክብደት ሓደ ባትሪ 10-20% ይሕዝ።

ግራፋይት ከም ኣኖድ ዘለዎ ውጽኢታዊነት ካብቲ ኣቶሚካዊ ስነ ህንጻኡ ዝመጽእ እዩ። ኣቶማት ካርቦን ኣብ ፍላት፣ ሽዱሽተ መኣዝን ዘለዎም ሸትታት ይተኣሳሰሩ፣ ግራፊን ንጣር ዝበሃሉ፣ ኣብ ልዕሊ ነንሕድሕዶም ተደራሪቦም 3.354 ኣንግስትሮምስ ርሕቐት ይእከቡ። ድኹም ቫን ደር ዋልስ ሓይልታት ነዞም ንጣብታት ብሓባር ይሕዝዎ-መዋቕር ንምዕቃብ ዝኣክል ሓያል፣ ግን ከኣ ሊትየም ኣዮናት ኣብ መንጎኦም ክስሕት ንምግባር ድኹም።

እዚ ንጣር ዘለዎ ኣቃውማ ንኣዮን ምንቅስቓስ ተፈጥሮኣዊ መንገድታት ይፈጥር። ሓደ ባትሪ ክመልእ ከሎ፡ ሊትየም ኣዮናት ብመንገዲ እቲ ኤሌክትሮላይት ካብቲ ካቶድ ይስደዱ እሞ ኣብ መንጎ ግራፋይት ንጣር ብኢንተርካለሽን ዝበሃል መስርሕ ይሰፍሩ። ኣብ መንጎ ንጣብ ዘሎ ርሕቀት ብግምት 10% ይሰፍሕ ነዞም ኣዮናት ንምትእንጋድ። ባትሪ ምስ ወሰዳ፡ እቶም ኣዮናት ካብቲ ግራፋይት ወጺኦም ናብቲ ካቶድ ተመሊሶም፡ ዝተዓቀበ ጸዓት ይለቅቕ።

እቲ ግራፋይት ነቲ ተመራመርቲ ሊትየም-ናይ ግራፋይት ናይ ምትሕንፋጽ ውህደታት (Li{1}}}gics) ኣብ ዝተፈላለየ ደረጃታት ዝብልዎ ይፈጥር። ኣብ ምሉእ ቻርጅ፡ እቲ ኣኖድ ንነፍሲ ወከፍ ሽዱሽተ ኣቶማት ካርቦን ዝኸውን ሓደ ሊትየም ኣቶም ኣብ ቅንብር lic2-ዝበዝሕ ቅርጺ ይበጽሕ-እቲ ዝለዓለ ጽፍሒ መኽዘን ግራፋይት ክበጽሖ ዝኽእል ዝውክል።

ግራፋይት ካብ ቀሊል ምህላው ንላዕሊ ንዝኸይድ ምኽንያት ባትሪ ኣኖድ ማተርያላት ይዕብለል። ክልሰ-ሓሳባዊ ዓቕሙ 372 mAh/g ይበጽሕ፣ ኣብ ኣሽሓት ዑደት ቻርጅ ዘተኣማምን ኣፈጻጽማ የቕርብ። ብዝያዳ ኣገዳሲ ዝኾነ፡ ግራፋይታይት ብትሑት ኤሌክትሮኬሚካላዊ ዓቕሚ 0.01-0.2 V ኣንጻር Li/Liበል ይሰርሕ፡ እዚ ድማ ኣብ መንጎ ኣኖድን ካቶድ ዘሎ ናይ ቮልቴጅ ፍልልይ ናብ ዝለዓለ ደረጃ የብጽሕ፡ እዚ ድማ ኣብቲ ምሉእ ዋህዮ ባትሪ ናብ ዝለዓለ ጽቕጥቕጥ ጸዓት ብቐጥታ ይትርጎም።

እቲ ንዋት ንድምጺ ብጸጋ ይቕየር። ዘይከምቲ ኣብ እዋን lithiation ብዓቢኡ ዝሰፍሑ ኣማራጺታት፡ ቅርጺ ግራፋይት ሊትየም ኣዮናት ብውሑድ ሕበጥ lithium ions የተኣናግድ-ብተለምዶ ትሕቲ 10%. እዚ መዋቕራዊ ምርግጋእ እዚ ንምንታይ ግራፋይት ኣኖድስ ብውሑድ ዓቕሚ ምብስባስ ብስሩዕ ካብ 1,000 ዑደት ቻርጅ ዝበልጽ ይገልጾ።

ወጻኢታት ወሳኒ ተራ ኣለዎ። ተፈጥሮኣዊ ግራፋይት ካብ ዕደና ስርሓትን ስነ-ጥበባዊ ግራፋይትን ካብ ፔትሮሊየም ኮክ ክልቲኦም ካብ ኣማራጺ ንዋት ኣዝዩ ትሕቲ ኣዝዩ ትሕቲ ዋጋ ምፍራይ የቕርቡ። ካብ 2024 ጀሚሩ፡ ተፈጥሮኣዊ ክቢ ግራፋይት ንሓደ ቶን ብኣስታት 7000 ዶላር ይሽየጥ፡ ምስቲ ስነ-ጥበባዊ ግራፋይት ክነጻጸር እንከሎ ድማ ንሓደ ቶን 10 ሽሕ ዶላር ይሽየጥ። እቲ ንብረት ንመተግበሪታት ባትሪ ካብ 99.95% ንላዕሊ ደረጃ ጽሬት ይሓትት፣ ብመስርሕ ምጽራይ ዝረጋገጽ ኮይኑ ጸዓት-ጽዑቕ ክኸውን ከሎ፡ ብቑጠባዊ መዳይ ብመጠን ብቑጠባዊ ደረጃ ዝጸንሕ ክኸውን ከሎ።

ንውሕስነት ዝምልከት ርእይቶታት እውን ንግራፋይት ይድግፍ። እቲ ኣብ መጀመርታ ቻርጅ ኣብ ግራፋይት ገጽ ዝፈጥር ጽኑዕ ኤሌክትሮላይት ኢንተርፌዝ (SEI) ንጣብ ከም መከላኸሊ መከላኸሊ ኮይኑ ይሰርሕ፣ እዚ ድማ ሊትየም ኣዮን መጓዓዝያ እናፈቐደ ቀጻሊ ኤሌክትሮላይት ምብስባስ ይከላኸል። እዚ ርእሰ -{2}}መከላኸሊ ባህርይ፡ ኣብ 1990 ብተመራመርቲ ኤቲሊን ካርቦኔት ኤሌክትሮላይትስ ተጠቒምካ ዝተረኽበ፡ ንንግዳዊ ተግባራዊነት ግራፋይት ኣኖድስ ኣኽኢሉ ነቲ ድሕሪኡ ዝመጸ ሊትየም-ኣዮን ባትሪ ሰውራ ኣበጊሱ።

Graphite Anode

እቲ ናይ ባትሪ ኢንዱስትሪ ብኽልተ ፍሉያት መስመራት ብግራፋይት ይነፍስ፣ ነፍሲ ወከፎም ፍሉይ ብልጫታት ኣለዎም።

ተፈጥሮኣዊ ግራፋይት ካብቲ ብዕደና ዝተቐድሐ ቅብኣት ክሪስታላዊ ቅብኣት ዝብገስ ኮይኑ፡ ብቐንዱ ኣብ ቻይና፡ ብራዚል፡ ማዳጋስካርን ህንድን እዩ። ኣፍረይቲ ብምጭፍላቕ ጥረ ፍሌክ ግራፋይት የሰላስሉ፣ ስፍፈሮይዳይዜሽን-መካኒካዊ ሓይልታት ዘይስሩዕ ፍንጣጣታት ናብ ክቢ ንጥረ ነገራት ዝቐርጹሉ ስፍራዊ ንጥረ ነገራት-ምምዳብ፣ ከምኡ’ውን ምጽራይ ባትሪ-ግዝያዊ ስፔሲፊኬሽን ንምብፃሕ። ተፈጥሮኣዊ ምፍራይ ግራፋይት ብግምት 1.1 × 100 mj ኣብ ሓደ ቶን ጸዓት ይውድእ እዩ።

እቲ ናይ ስፍሮይዳይዜሽን ስጉምቲ ወሳኒ ምዃኑ ይረጋገጽ። ብቕዓት ባትሪ ምስ ክቢ ንጥረ ነገራት ይመሓየሽ ምኽንያቱ ኣብ ኤሌክትሮድታት ዝያዳ ጽዑቕ ስለ ዝዕሽግ፣ ጽቕጥቕጥ ቮሉሜትሪክ ጸዓት ስለ ዝውስኽን ኣብ ምሉእ ኣቃውማ ኣኖድ መተሓላለፊ ኤሌክትሪክ ስለ ዘመሓይሽን እዩ። ተፈጥሮኣዊ ግራፋይት ብተለምዶ ካብ ስነ-ጥበባዊ ኣማራጺታት ዝለዓለ ክሪስታሊኒቲ ዘርኢ ኮይኑ፡ ብሉጽ ናይ ኤሌክትሪክን ተርማልን መተሓላለፊ የቕርብ።

ስነ-ጥበባዊ ግራፋይት ካብ ፔትሮሊየም ኮክ፡ መርፍእ ኮክ፡ ወይ ፒች ኮክ-ብፍርያት ናይ ዘይቲ ምጽራይ ይጅምር። ኣፍረይቲ ነዞም ናይ ካርቦን ቅድመ-ተኸታተልቲ ኣብ እዋን ግራፋይታይዜሽን ልዕሊ 2,500 ዲግሪ ዝበጽሕ ሙቐት የሞቕዎም፣ እዚ ድማ ነቶም ኣቶማት ካርቦን ናብቲ ዝተኣዘዘ፣ ንጣር ቅርጺ ንግራፋይት መለለዪኡ ዳግማይ የሰናድዎ። እዚ መስርሕ እዚ ብግምት 4 × 100 MJ ኣብ ሓደ ቶን-3.6 ዕጽፊ ናይቲ ተፈጥሮኣዊ ምፍራይ ግራፋይት ዝጠልቦ ጸዓት ይሓትት።

ይኹን እምበር፡ ስነ-ጥበባዊ ግራፋይት ዝያዳ ቅኑዕ ባህርያት የቕርብ። እቲ ዝቆጻጸር መስርሕ ምፍራይ ሓደ ዓይነት ንጥረ ነገራትን ክግመት ዝኽእል ኤሌክትሮኬሚካላዊ ባህርን የፍሪ፣ እዚ ድማ ኣፍረይቲ ባትሪ ንመቆጻጸሪ ፅሬት ዋጋ ዝህቦ እዩ። ኣብዚ እዋን እዚ እቲ ኢንዱስትሪ ንፍርያት ኣኖድ ብግምት 55% ስነ-ጥበባዊን 45% ተፈጥሮኣዊ ግራፋይት ይመቓቕል፣ እዚ ሚዛን እዚ ግን ተፈጥሮኣዊ ምጽራይ ግራፋይት እናተመሓየሸ ምስ ከደ እኳ እንተመሓየሸ።

ኣብ 2020፡ ተፈጥሮኣዊ ግራፋይት ኣኖድ ማተርያላት 39% ናይ ዕዳጋ ተታሒዙ፡ እዚ ትንበያታት እዚ ብዝተሓተ ጽልዋ ከባቢ ዝድረኽ ቀጻሊ ዕብየትን ኣብ እዋን ምፍራይ ምጉዳል ሃልኪ ጸዓትን ዘመልክት እዩ።

ግራፋይት ብሰፊሑ ዝዝርጋሕ ምቕባል ርኡይ ናይ ኣፈጻጽማ ጸገም ይሽፍኖ: ቅልጡፍ ቻርጅ። ባትሪታት ብቕልጡፍ ክመልኡ ከለዉ፡ ሊትየም ኣዮናት ካብቲ ናብ መዋቕር ግራፋይት ክተሓሓዝ ዝኽእል ንላዕሊ ናብቲ ኣኖድ ገጽ ይበጽሑ። ድሕሪኡ እቶም ልዕሊ ዓቐን ኣዮናት ኣብ ልዕሊ ኣኖድ ገጽ ከም ብረት ሊትየም- ሊትየም ፕላቲንግ ዝበሃል ተርእዮ ይእክቡ።

ሊትየም ፕላቲንግ ብዙሕ ጸገማት ይፈጥር። እቲ ዝተለበጠ ብረት ኣብ ዓቕሚ ባትሪ ኣበርክቶ የብሉን፣ እዚ ድማ ነቲ ዘሎ መኽዘን ጸዓት ብኣድማዒ መንገዲ ይንክዮ። ዝያዳ ዘተሓሳስብ፡ ተደጋጋሚ ምልባስን ምቕንጣጥን ነቲ ኣኖድ ቅርጺ ይሃስዮ እሞ ነቲ ፈሳሲ ኤሌክትሮላይት ይውድኦ፡ ዓቕሚ ምቅልጣፍ ይሃስስ። ኣብ ጽንኩር ኩነታት፡ ሊትየም ደንድራይት ኣብ መንጎ ኤሌክትሮድታት ብዘሎ መፍለዪ ክዓብዩ ይኽእሉ፡ እዚ ድማ ውሽጣዊ ሓጸርቲ ሰርኪዩት የስዕብ።

እቲ ሱር ጠንቂ ኣብ ሊትየም ዲፍዩዥን ቅልጣፈ እዩ ዝርከብ። ኣብ መንጎ ንጣር ግራፋይት ሊትየም ኣዮናት ምእታው ካብቲ ኤሌክትሮላይት ናብቲ ደረቕ መዋቕር ክግዕዙ ከለዉ ናይ ጸዓት መከላኸሊታት ንምብዳህ ይጠልብ። ኣብ ትሕቲ ልዑል ዋሕዚ ዋሕዚ፡ ምትእኽኻብ ፖላራይዘሽን ይምዕብል-እቲ ኣብ ኣኖድ ገጽ ዘሎ ሊትየም ምትእኽኻብ ካብቲ እቲ ንብረት ክምጥጦ ዝኽእል ይበልጽ፡ እዚ ድማ ነቲ ክኸውን ዝኽእል ትሑት ንምሓዝ ብረት ዝመስል ሊትየም ንምዝርጋሕ ዝኣክል ትሑት ይመርሕ።

ተመራመርቲ ነዚ ድሩትነት ብሓያሎ ኣገባባት ይፈትሕዎ ኣለዉ። ኣሞርፋስ ካርቦን ወይ ሊትየም ብምጥቃም ናይ ገጽ መሸፈኒታት-ኣዮን ዝመሓላለፉ ንብረታት ኣብ ገጽ ግራፋይት ዝያዳ ሓደ ዓይነት ዝርገሐ ሊትየምን ዝቐልጠፈ ኣዮን መጓዓዝያን ይፈጥሩ። ኤሌክትሮላይት ምምሕያሽ ምስ ፍሉያት ተወሰኽቲ ነገራት ዝያዳ ርጉእ SEI ንብርኪታት ንምፍጣር ይሕግዝ እሞ ንኣዮን ምትሕልላፍ ዘመቻችኡ። ገለ ኣፍረይቲ ሞርፎሎጂ ፓርቲክል ግራፋይት ይቕይሩ ወይ ድማ ሊትየም ዲፍዩዥን ንምቅልጣፍ ናይ ኢንተርላይር ርሕቀት ይውስኹ።

ኣብ ቀረባ እዋን ኣብ 2024 ዝተገብረ መጽናዕቲ ከም ዘመልክቶ፡ ኣብ 2024 ዝርከብ ግራፋይት ኣኖድስን ኤሌክትሮላይት ቅመማትን ምስ 6C (ምሉእ ቻርጅ ኣብ 10 ደቓይቕ) ናብ 500 ዑደታት ንህይወት ዑደት እናዓቀበ ናብ 6C (ምሉእ ቻርጅ ኣብ 10 ደቓይቕ) ዝቐርብ ቻርጅ ሬት ከቐጽሎ ከም ዝኽእል ኣረጋጊጹ። ይኹን እምበር፡ ኣፍረይቲ ኤለክትሪካዊ ተሽከርከርቲ፡ ዋላ’ውን ዝቐልጠፈ ናይ ምምላእ ዓቕሚ ዒላማ ብምግባር፡ ንጡፍ ከባቢ ምዕባለ ኮይኑ ይቕጽል ኣሎ።

Graphite Anode

ሲሊኮን-መሰረት ዝገበሩ ኣኖድስ ነቲ ቀንዲ ብድሆ ናይቲ ግራፋይት ዓብላልነት ዝውክሉ ኮይኖም፡ ብናይ ሲሊኮን ብዘደንቕ ዝለዓለ ክልሰ-ሓሳባዊ ዓቕሚ 4,200 mah/g-ካብ ናይ ግራፋይት ልዕሊ ዓሰርተ ዕጽፊ ንላዕሊ ዝድረኽ እዩ። እዚ ናይ ዓቕሚ ብልጫ ካብቲ ሲሊኮን ምስ 4.4 ኣቶማት ሊትየም ኣብ ሓደ ኣቶም ሲሊኮን ናይ ምትእስሳር ዓቕሙ ዝምንጩ ክኸውን ከሎ፡ ግራፋይት ግን ምስ ሓደ ሊትየም ኣዮን ንምትእስሳር ሽዱሽተ ኣቶማት ካርቦን ከድልዮ ከሎ።

እቲ ይግባይ ርኡይ እዩ። ዋላ 10-20% ናይ ግራፋይት ብሲሊኮን ምትካእ ጽቕጥቕጥ ጸዓት ባትሪ ብ10-30% ክውስኽ ይኽእል እዩ፣ እዚ ድማ ብቐጥታ ናብ ዝነውሐ ናይ ምዝዋር ርሕቀት ኣብ ኤሌክትሪካዊ ተሽከርከርቲ ክትርጎም ይኽእል። ሓያሎ ጀመርትን ዓበይቲ ኣፍረይቲን ኣብ ምምዕባል ሲሊኮን ኣኖድ ብብዝሒ ወፍሪ ገይሮም ኣለዉ፡ ከም በዓል ሲላ ናኖቴክኖሎጂን ቢኤምድብዩ ዝኣመሰላ ትካላትን ኣብ መፋርቕ 2020ታት ዒላማ ዝገበረ ንግዳዊ መተግበሪታት ሽርክነት ይገብራ ነይረን።

ብልጫ ሲሊኮን ግን ምስ ወሳኒ ጉድለት እዩ ዝመጽእ: ምስፍሕፋሕ ድምጺ። ንጥረ ነገራት ሲሊኮን ኣብ እዋን lithiation ልዕሊ 300% ይሕበጡ፣ ምስቲ ናይ ግራፋይት ትሑት 10% ክነጻጸር ከሎ። እዚ ሰፊሕ ናይ ምስፍሕፋሕ ንጥረ ነገራት ይሰብር፣ ንኤሌክትሪካዊ ምትእስሳር ይዕንቅፍን ነቲ SEI ንጣብ ምርግጋእ ይገብሮን። እቲ ኣኖድ ብመሰረቱ ብንቡር ስራሕ ንነብሱ ይነፍሕ፣ እዚ ድማ ቅልጡፍ ዓቕሚ ይሃስስ። ኣብ መጀመርታ ሲሊኮን ኣኖድስ ካብ 100 ቻርጅ ዑደት ዳርጋ ኣይተረፈን።

መሃንድሳት መፍትሒታት የማዕብሉ ኣለዉ። ናኖስትራክቸርድ ሲሊኮን-ኣብ ናኖሜተር ስኬል ዝርከቡ ንጥረ ነገራት-ዝሓሸ ናይ ምስፍሕፋሕ ጸቕጢ የተኣናግድ። ፖሮስ ሲሊኮን መዋቕራት ንመስፋሕፍሒ ውሽጣዊ ባዶ ቦታ ይህቡ። ሲሊኮን ኦክሳይድ (SIOX) ምስ ጽሩይ ሲሊኮን ክነጻጸር እንከሎ 2,675 mAh/g ዝብል ክልሰ-ሓሳባዊ ዓቕሚ ዘለዎን ምጉዳል ምስፍሕፋሕን ዘለዎ ምድምማጽ የቕርብ። ምዕቡላት መጠርነፊታት-እቶም ንኣኖድ ንጥረ ነገራት ብሓባር ዝሕዙ ንዋት-ኣብ እዋን ለውጢ ድምጺ ኤሌክትሪካዊ ርክብ ንምዕቃብ ኤላስቲክ ባህርያት ዘጠቓልሉ ንብረታት።

ሲሊኮን-Graphite composites ኣብዚ እዋን እዚ ነቲ ኣዝዩ ንግዳዊ ንጥፈታት ዝውዕል ኣገባብ ይውክሉ። 5-}}15% ሲሊኮን ናብ ግራፋይት ኣኖድስ ብምውህሃድ፡ ኣፍረይቲ ነቲ ኣዕናዊ ሳዕቤናት ምስፍሕፋሕ ሲሊኮን እናገደበ ትርጉም ዘለዎ ናይ ዓቕሚ ምምሕያሽ ይረኽቡ። እዚ ስርዓተ-ምትሕውዋስ ስትራተጂ ካብ ጽሩይ ግራፋይት ኣኖድስ ብ15-20% ዝለዓለ ጽቕጥቕጥ ጸዓት የቕርብ፡ ንብዙሓት መተግበሪታት 500-800 ዑደት ህይወት ዝቕበል ድማ ይዕቅብ።

ወጻኢታት ርኡይ ዕንቅፋት ኮይኑ ይቕጽል ኣሎ። ሲሊኮን-ካርቦን ኮምፖዚት ኣኖድስ ኣብ 2024 ንሓደ ቶን ኣስታት 750,000 CNY ዝኸፈለ ኮይኑ፡ ንግራፋይት ኣኖድስ ንሓደ ቶን ዝኸውን 50,000-100,000 CNY ክነጻጸር እንከሎ እዩ። ተንተንቲ ኢንዱስትሪ ፕሮጀክት ሲሊኮን ኣኖድ ንማተርያላት ፕሮጀክት ናብ 110,000-170,000 CNY ኣብ ሓደ ቶን ምጉዳል ወጻኢታት ንንግዳዊ ምውሳድ የድልዮ።

ዕዳጋ ግራፋይት ኣኖድ ርኡይ ዕብየት የጋጥሞ ኣሎ። ኣብ 2022 11.9 ቢልዮን ዶላር ዝግመት ዋጋ ዘለዎ ኮይኑ፡ ትንበያታት ኢንዱስትሪ፡ እቲ ዕዳጋ ኣብ 2030 50.83 ቢልዮን ዶላር ክበጽሕ ምዃኑን፡ እዚ ድማ 19.9% ዝኾነ ውሁድ ዓመታዊ ዕብየት ከም ዝውክልን ይግምት። እዚ ምስፍሕፋሕ እዚ ንኤሌክትሪክ ተሽከርካሪት ምውሳድን ሽቦን ብቐጥታ ይከታተሎ-መቐመጢ ምውፋር መኽዘን ጸዓት።

ዳይናሚክስ ቀረብ ኣቓልቦ ይግብኦ። ነፍሲ ወከፍ ናይ ኤሌክትሪክ ተሽከርካሪት ባትሪ ካብ ሊትየም 50-100 ኪሎ ግራም ግራፋይት ብዓሰርተ ዕጽፊ ዝያዳ ግራፋይት ዝሓዘ እዩ። ንኣብነት ሓደ ንጽል ቴስላ ሞዴል S ንባትሪኡ ኣስታት 85 ኪሎ ግራም ግራፋይት ይሓትት። ዓለምለኻዊ ምህርቲ EV ብቕልጡፍ ይዓቢ ኣሎ፡ ኤለክትሪክ መካይን ድማ እናወሰኸ ዝኸይድ ዘሎ ሚእታዊት መሸጣ መካይን ይሕዛ።

ቻይና ንኽልቲኡ ተፈጥሮኣዊ ግራፋይት ዕደናን ስነ-ጥበባዊ ምፍራይ ግራፋይትን ዝቆጻጸር ግራፋይት ቀረብ ሰንሰለታት ትዕብለል። እዚ ምትእኽኻብ ኣብ ካልኦት ክልላት ኣብ መንጎ ኣፍረይቲ ባትሪ ስክፍታታት ጸጥታ ከምዘልዓለ ተገሊጹ። ቻይና ኣብ 2023 ኣብ ሰደድ ሰደድ ኣብ ግራፋይት ማተርያላት ነዚ ስክፍታታት ኣዕብያቶ፣ እዚ ድማ ምዕራባውያን ሃገራት ኣብ ምምዕባል ናይ ውሽጢ ዓዲ ግራፋይት ምፍራይን ናይ ምምስራሕ ዓቕምን ወፍሪ ንኽገብራ ደሪኽወን።

እቲ መስርሕ ምጽራይ ነቲ ቀንዲ መራሕ መኪና ዝውክል እዩ። ዝተቐመጡ ተፈጥሮኣዊ ግራፋይት ናብ ባትሪ ምቕያር-ናይ ደረጃ ንብረት ድልዱል ኣሲዳትን ብዙሕ ናይ መስርሕ ስጉምትታትን ስለ ዝሓትት ንከባብያዊ ረቛሒታት ይፈጥር። ይኹን እምበር፡ ሓፈሻዊ ኣሰር ካርቦን ናይ ተፈጥሮኣዊ ምፍራይ ግራፋይት፡ ካብቲ ስነ-ጥበባዊ ግራፋይት ብኣግባቡ ዝወሓደ ኮይኑ ይቕጽል፡ እዚ ድማ ብቐንዱ ብሰንኪ እቲ ንስነ-ጥበባዊ ንብረት ዘድሊ ጸዓት-ጽዑቕ መስርሕ ግራፋይታይዜሽን እዩ።

ዳግመ-ምጥቃም ንኽልቲኡ ዕድልን ብድሆን የቕርብ። ጡረተኛ ሊትየም-ኣዮን ባትሪታት ቁምነገር ዘለዎ ብዝሒ ግራፋይት ይሕዙ-መብዛሕትኡ ግዜ 40{5}}50% ናይቲ ካብ ዳግመ-ምጥቃም ስርሓት ዝተረኽበ "ጸሊም ጅምላ"። ይኹን እምበር፡ ምውጻእን ዳግመ-ነዚ ግራፋይት ናብ ባትሪ-ምጽራይን-ግሬድ ስፔሲፊኬሽን ብቴክኒካዊ ከቢድን ብቑጠባዊ ወሰናስንን ኣብ ህሉው መዐቀኒታት ይቕጽል። ተመራመርቲ ዝያዳ ውጽኢታዊ መስርሕ ዳግመ-ምጥቃም የማዕብሉ ኣለዉ፡ እዚ ድማ ዕጹው-መሬት ምሕዋይ ግራፋይት ምሕዋይ፡ መጠን ባትሪ እናዓበየ ምስ ከደ ኣገዳስነቱ እናወሰኸ ከም ዝኸይድ ብምግንዛብ።

ሊትየም-ኣዮን ባትሪታት ነቲ ዝዓበየ መተግበሪ ግራፋይት ኣኖድ ክውክሉ እንከለዉ፡ እቲ ንብረት ኣብ ካልኦት ኤሌክትሮኬሚካላዊ ስርዓታት የገልግል። ኣብ ዋህዮታት ነዳዲ ብፍላይ ድማ ፕሮቶን ምልውዋጥ ሽፋን ነዳዲ ዋህዮታት (PEMFCs)፡ ግራፋይት ነቶም ኤሌክትሮናት እናኣመሓላለፉ ኦክስጅን ብማዕረ ናብ ምላሽ ቦታታት ዝዝርግሑ ካቶድ ፍሎው ፊልድ ፕሌት ይፈጥር።

ምፍራይ ኣሉሚንየም ኣብ መስርሕ ምፍሳስ ኤሌክትሮላይቲክ ኣብ ግራፋይት ኣኖድስ ብብዝሒ ይምርኮስ። እቲ ዳርጋ ኩሉ ቀዳማይ ኣሉሚንየም ዘፍሪ መስርሕ ኣዳራሽ-ሄሮልት በብቑሩብ ኦክሳይድ ዝገብርን በብእዋኑ ክቕየር ዘለዎን ዓበይቲ ግራፋይት ኣኖድስ ይጥቀም። እዚ ኢንዱስትርያዊ መተግበሪ ብዓለም ደረጃ ቁምነገር ዘለዎ ግራፋይት ብዝሒ ይበልዕ።

ዝቕልቀሉ ዘለዉ ናይ ባትሪ ኬሚስትሪታት እውን ግራፋይት ይድህስሱ ኣለዉ። ሶድየም-ኣዮን ባትሪታትን ፖታስየም-ኣዮን ባትሪታትን ምስ ሊትየም ስርዓታት ክነጻጸር እንከሎ ዝተፈላለየ ናይ ምትሕግጋዝ ኣገባባትን ዓቕምን ዘለዎም እኳ እንተኾኑ፡ ግራፋይት ኣኖድስ ክጥቀም ይኽእል እዩ። እዞም ኣማራጺ ቴክኖሎጂታት ባትሪ እናበሰሉ ምስ ከዱ፡ ተወሳኺ ጠለብ ናይ ግራፋይት ኣኖድ ማተርያላት ክፈጥሩ ይኽእሉ።

ተመራመርቲ ባትሪ ነቲ መሰረታዊ ብልጫታት ናይቲ ንብረት ከይገደፍዎ፡ ግራፋይት ኣኖድ ኣፈጻጽማ ንምዕባይ ሓያሎ መንገድታት ይኽተሉ ኣለዉ።

ኢንተርፌዝ ምህንድስና ኣብ ምምሕያሽ ምፍጣር ንብርኪ SEI ዘተኮረ እዩ። SEI ሊትየም መጓዓዝያ ቅልጣፈ፣ ሳይክላቢሊቲን ናይ ድሕንነት ባህርያትን ይውስን። ምዕቡል ኤሌክትሮላይት ተወሰኽትን ናይ ገጽ ሕክምናን ኣብ እዋን ምፍጣር ሊትየም ሃልኪ ዘጉድል ረቂቕን ሓደ ዓይነትን SEI ንብርኪ ንምፍጣር ዝዓለሙ ኮይኖም ኣዮኒካዊ መተሓላለፊ ዝለዓለ ደረጃ እናሃቡ።

ፓርቲክል ኢንጅነሪንግ ንኣፈፃፅማ ንምምሕያሽ ሞርፎሎጂ ግራፋይት ይቕይር። ተመራመርቲ፡ ኣብ ትሕቲ ቁጽጽር ዝኣቱ ቅርጺ ፖር፡ ገጽ-ዝተመሓየሸ ኤሌክትሮላይት ምጥፍፋእ ዘለዎም ዝተመሓየሹ ንጥረ ነገራት፡ ከምኡ’ውን ዝተፈላለዩ ዓይነታት ግራፋይት ዘወሃህድ ዝተዋሃሃዱ ንጥረ ነገራት፡ ንኽልቲኡ ዓቕምን ናይ ፍጥነትን ዓቕምን ንምምሕያሽ፡ ኣርቲፊሻል ግራፋይት ይምርምሩ ኣለዉ።

ናይ ኢንተርላየር ርሕቀት ምምሕያሽ ንኻልእ ኣገባብ ይውክል። ኣብ መንጎ ንጣብ ግራፊን ዘሎ ርሕቀት ቁሩብ ብምስፋሕ-ንኣብነት፡ ብኬሚካላዊ ምትሕውዋስ ወይ መዋቕራዊ ጉድለት ብ-መጽናዕትታት ንላቲየም ዲፍዩዥን ፍጥነት ከቀላጥፍ ይኽእል። ኣብ ቀረባ እዋን ኣብ 2024 ዝተገብረ ስራሕ ከም ዘመልክቶ፡ ካብ 0.3354 ና.ሜ ናብ 0.342 ና.ሜ ብጥንቃቐ ዝቆጻጸር ምስፍሕፋሕ ኢንተርላይየር፡ መዋቕራዊ ምርግጋእ እናዓቀበ፡ ቅልጡፍ ስብሕቲ-ናይ ምምላእ ዓቕሚ ብዓቢኡ ከም ዝተመሓየሸ ኣረጋጊጹ።

ቴክኖሎጂታት ሽፋን ምግስጋስ ይቕጽል ኣሎ። ክልቲኦም ተሪር ካርቦንን ልስሉስ ካርቦን ሽፋንን ዝተፈላለየ ረብሓታት የቕርቡ: ተሪር ካርቦን ሽፋን ንፍቕራዊ ደረጃ የዕቢ: ብፍላይ ኣብ ልዑል ጽቕጥቕጥ ዋሕዚ ኤሌክትሪክ፣ ልስሉስ ካርቦን ሽፋን ድማ ናይ መጀመርታ ኩሎምቢክ ብቕዓትን ምርግጋእ ዑደትን የመሓይሽ። ኣብ መተግበሪ ረቛሒታት ተመርኲስካ ዝምጥን ናይ ሽፋን ንዋት ምምራጽ ነቲ ናይ ዓቕሚ ስሉስ ኩርናዕ ናይ ዓቕሚ ስሉስ ኩርናዕ ናይ ዓቕሚ ስሉስ ኩርናዕ ምምሕያሽ የኽእል።

Graphite Anode

ግራፋይት ካልኦት ንዋት ብሓንሳብ ንኽሰማምዑ ዝቃለሱ ብዙሓት ረቛሒታት ሚዛን ይህብ። ንጣር ንጣር ዘለዎ ኣቃውምኡ ብተፈጥሮኣዊ መንገዲ ሊትየም ኣዮናት ብውሑድ ለውጢ ድምጺ (ትሕቲ 10% ምስፍሕፋሕ) የአንግድ፣ ኣሽሓት ዑደት ቻርጅ የኽእል። እቲ ንብረት ብኣዝዩ ትሑት ዓቕሚ (0.01{5}}}0.2 V) ይሰርሕ፣ ቮልቴጅ ባትሪ ናብ ዝለዓለ ደረጃ ይበጽሕ። ድሕሪ ዓሰርተታት ዓመታት ንግዳዊ ኣጠቓቕማ ብዙሕ፡ ብተዛማዲ ርካሽን ጽቡቕ ርድኢት ዘለዎን እዩ። ከም ሲሊኮን ዝኣመሰሉ ንዋት ዝለዓለ ዓቕሚ ክህቡ እንከለዉ፡ ግራፋይት ዘወግድ ከቢድ ናይ ድምጺ ምስፍሕፋሕ ጸገማት ግን ይሳቐዩ።

ተፈጥሮኣዊ ግራፋይት ካብ ናይ ዕደና ስርሓት ዝመጽእ ኮይኑ ብተለምዶ ብሰንኪ ዝለዓለ ክሪስታሊኒቲ ዝሓሸ ናይ ኤሌክትሪክ መተሓላለፊ የቕርብ። ንስነ-ጥበባዊ ግራፋይት ዝኸውን 1.1 × 10⁄10⁄8 ኣብ ሓደ ቶን ኣንጻር 4 × 102 ንሲንተቲክ ግራፋይት ንምፍራይ ዝወሓደ ጸዓት ይሓትት። ስነ-ጥበባዊ ግራፋይት፡ ብውዕዉዕ ስምዒት ፔትሮሊየም ኮክ ክሳብ ልዕሊ 2,500 ዲግሪ ዝስራሕ፡ ዝያዳ ቅኑዕ ባህርያትን ንጽህናን የቕርብ። ኣብዚ እዋን እዚ እቲ ኢንዱስትሪ ኣስታት 55% ስነ-ጥበባዊን 45% ተፈጥሮኣዊ ግራፋይት ይጥቀም፣ ዋላ እኳ ብጽሒት ዕዳጋ ተፈጥሮኣዊ ግራፋይት ብሰንኪ ከባብያውን ወጻኢታትን ብልጫታት ይዓቢ እንተሎ።

ግራፋይት ኣኖድስ ብቕልጡፍ ቻርጅ ብድሆታት የጋጥሞም። ዋሕዚ ቻርጅ ኣዝዩ ልዑል ምስ ዝኸውን፡ ሊትየም ኣዮናት ካብቲ ኣብቲ ግራፋይት መዋቕር ከእትውዎ ዝኽእሉ ንላዕሊ ብዝቐልጠፈ ይመጹ፡ እዚ ድማ ኣብ ክንድኡ ኣብቲ ኣኖድ ገጽ ከም ብረት ዝመስል ሊትየም ከም ዝጽሕፉ ይገብሮም። እዚ ሊትየም ምልባስ ዓቕሚ ይንክዮን ንባትሪ ይሃስዮን። ተመራመርቲ ብገጽ ሽፋናት፣ ብኤሌክትሮላይት ምምሕያሽን ምህንድስና ንጥረ ነገራትን ብቕልጡፍ ይመሓየሹ ኣለው-ዓቕሚ ቻርጅ ይመሓየሹ ኣለዉ፣ ኣብ ቀረባ እዋን 2024 ዝተገበሩ መጽናዕትታት 6C ቻርጅ ሬትስ (10 ደቓይቕ ቻርጅ) ኣብ ዝረኸቡ እንትኾኑ ቅቡል ዝኾነ ናይ ዑደት ዕድመ እናዓቀቡ ይርከቡ።

ሲሊኮን ኣብ ቀረባ ተርም ንግራፋይት ምሉእ ብምሉእ ኣይትክኦን እያ፡ ዋላ እኳ ኣካል ናይቲ ፍታሕ ትኸውን እንተኾነት። ሲሊኮን ካብ ግራፋይት 10x ዝለዓለ ዓቕሚ ዝህብ ኮይኑ ኣብ እዋን ምምላእ ግን 300% ይሰፍሕ፣ ቅልጡፍ ምብስባስ ድማ የስዕብ። እቲ ግብራዊ ኣገባብ ሲሊኮን-ናይ ግራፋይት ኮምፖዚትስ ይጥቀም፣ 5-15% ሲሊኮን ናብ ግራፋይት ኣኖድስ ብምውህሃድ 15-20% ዝለዓለ ጽቕጥቕጥ ጸዓት ይረክብ ኣብ ርእሲኡ ድማ ናይ ምስፍሕፋሕ ጸገማት እናኣመሓደረ። ጽሩይ ሲሊኮን ኣኖድስ ኣብ ምዕባለ ይተርፉ፣ ንግዳዊ ምግባር ኣብ ምዕዋት ቅቡል ዑደት ህይወትን ምጉዳል ወጻኢታትን ኣብ ምዕዋት ዝምርኮስ ክኸውን ይኽእል እዩ።

እቲ ግራፋይት ኣኖድ፡ እቶም ቀለልቲ ዝመስሉ ንዋት መብዛሕትኡ ግዜ ልክዕ ብሰንኪ እቲ ቅልል ዝበለ ልክዕ ከም ዝሰርሑ ኣብነት ይፈጥር። ሊትየም ኣዮናት ኣብ እዋን ቻርጅ ኣብ ሓደ ቦታ የድልዮም-ኣብ ገለ ቦታ ርጉእ፣ ንድሕሪት ዝምለስ፣ ድሕሪ ገለ ዑደታት ዘይፈርስ። ግራፋይት ንጣር ቅርጺ ልክዕ ከምኡ ይህብ፣ ብዘይ ድራማ ወይ ዝተሓላለኸነት። ተመራመርቲ ንዝለዓለ ዓቕምን ዝቐልጠፈ ቻርጅን ክሃድኑ እንከለዉ፡ ካብ መሰረታዊ ባህርያት ግራፋይት ኣዝዩ ርሒቖም ምብጋሶም፡ መብዛሕትኡ ግዜ ካብቲ ረብሓታት ዝዛይድ ጸገማት ከም ዘተኣታቱ ይረኽቡ ኣለዉ። እቲ ንዋት ኣብ ሊትየም ዘሎ ቀጻሊ ዓብላልነት ኣብ ሊትየም-ኣዮን ባትሪታት ንዓሰርተታት ዓመታት ክጸንሕ ይኽእል እዩ፡ እንተኾነ ግን እቶም ድሩትነቶም ዝቆጻጸሩን ጽቡቕ-ኣብ ትሕቲ ምድሪ ስለዝመሓደሩን ስለዝኾኑ።

ምንጪ መረዳእታታት፤

ግራፋይት ከም ኣኖድ ንዋት: መሰረታዊ ኣገባብ: ናይ ቀረባ እዋን ምዕባለን ምዕባለታትን - ናይ ጸዓት መኽዘን ንብረት (2020)

ዓለምለኻዊ ግራፋይት ኣኖድ ዕዳጋ ትንተና - ምርምር ዕዳጋ ጽቡቕ ግብሪ (2024)

ተፈጥሮኣዊ ግራፋይት ኣኖድ ንዝማዕበለ ሊትየም-ኣዮን ባትሪታት - ኬሚካላዊ ምህንድስና መጽሔት (2024)

መጻኢ ናይ ካርቦን ኣኖድስ ንሊትየም-ኣዮን ባትሪታት - ካርቦን መጻኢ (2024)

ቅልጡፍ-ምኽፋል ግራፋይት ኣኖድ ንሊትየም-ኣዮን ባትሪታት - ኣብ ግብሪ ዝውዕል ፊዚክስ ፊደላት (2024)

ኣብ ግራፋይት ኣኖድስ ንቕልጡፍ REVE-ምኽፋል ሊትየም-ኣዮን ባትሪታት - ምዕቡል ተግባራዊ ንዋት (2024)

ግራፋይት: እቲ ሓድሽ ነቐፌታዊ ማዕድን - ተፈጥሮ ሪቪው ንዋት (2025)