Elettrodo in feltro di grafite

Il feltro di accumulo di energia in fibra preossidata è un materiale di accumulo di energia ad alte prestazioni con fibra preossidata Come materiale principale, presenta eccellenti proprietà di isolamento elettrico, gestione termica e meccaniche. È ampiamente utilizzato in batterie e sistemi di accumulo di energia, soprattutto in ambienti ad alta temperatura e con elevati requisiti di carico. Di seguito è riportata un'introduzione dettagliata al feltro per l'accumulo di energia in fibra preossidata:

Composizione e struttura del materiale Il feltro per l'accumulo di energia in fibra preossidata è costituito principalmente da fibra preossidata. La fibra preossidata (fibra preossidata, denominata fibra Pre-Ox) si ottiene mediante ossidazione ad alta temperatura della fibra di poliacrilonitrile (PAN), che presenta un'elevata stabilità termica ed eccellenti proprietà meccaniche. La fibra preossidata viene trasformata in una struttura in feltro attraverso un processo di tessuto non tessuto, che fornisce una buona porosità e area superficiale, contribuendo a migliorarne l'adsorbimento e la conduttività termica.

1. Pretrattamento delle fibre
Selezione della materia prima: selezionare fibra di poliacrilonitrile (PAN) di alta qualità preossidata. Riscaldare la fibra PAN a 200-300 gradi Celsius in aria per modificarne la struttura molecolare e formare una fibra preossidata stabile.

Trattamento di carbonizzazione: la fibra preossidata viene gradualmente riscaldata a 800-1200 gradi Celsius sotto la protezione di un gas inerte (come azoto o argon). In questo processo, i componenti organici presenti nella fibra vengono decomposti e idrogeno, azoto, ossigeno, ecc. vengono volatilizzati, lasciando uno scheletro di carbonio puro. Un ulteriore riscaldamento a 1200-1600 gradi Celsius condensa e riorganizza ulteriormente lo scheletro di carbonio, migliorando la densità strutturale e le proprietà meccaniche della fibra carbonizzata. Trattamento di grafitizzazione: gli atomi di carbonio nella fibra carbonizzata vengono disposti in una struttura cristallina di grafite per migliorarne la conduttività elettrica e termica. Trattamento ad alta temperatura: la fibra carbonizzata viene ulteriormente riscaldata a 2000-3000 gradi Celsius sotto la protezione di un gas inerte. Questa fase fa sì che gli atomi di carbonio si riorganizzino in una struttura a strati di grafite, formando una fibra grafitizzata con elevata cristallinità e buona conduttività elettrica. Trattamento di attivazione: la superficie specifica e la struttura dei pori della fibra grafitizzata vengono aumentate mediante metodi chimici o fisici, migliorandone così le prestazioni di accumulo di energia, in particolare nell'applicazione di dispositivi di accumulo di energia elettrochimici.

Attivazione chimica: Selezione dell'attivatore: gli attivatori chimici comunemente usati includono idrossido di potassio (KOH), acido fosforico (H3PO4), idrossido di sodio (NaOH), ecc. Impregnazione: impregnare la fibra grafitizzata nella soluzione di attivatore per garantire che l'attivatore penetri uniformemente nella fibra. Attivazione tramite riscaldamento: il trattamento di attivazione viene eseguito ad alta temperatura di 400-900 gradi Celsius. L'attivatore chimico reagisce con la fibra di carbonio ad alta temperatura per generare un gran numero di micropori e mesopori, aumentando significativamente la superficie specifica della fibra. Pulizia: rimuovere l'attivatore residuo e i sottoprodotti, solitamente utilizzando metodi di lavaggio acido e lavaggio con acqua.

Attivazione fisica: Attivazione gassosa: la fibra grafitizzata viene messa a contatto con un gas attivante (come anidride carbonica o vapore acqueo) ad alta temperatura. Il gas reagisce con il carbonio formando una struttura porosa e aumentandone la superficie specifica. Controllo della temperatura: controllare rigorosamente la temperatura e il flusso del gas per garantire l'uniformità e la controllabilità della struttura porosa.

1. Batteria agli ioni di litio Materiale del diaframma: Il feltro per l'accumulo di energia in filo preossidato può essere utilizzato come materiale per il diaframma delle batterie agli ioni di litio, fornendo isolamento elettrico e funzioni di gestione termica per prevenire cortocircuiti interni alla batteria. Strato di gestione termica: utilizzato per gli strati di gestione termica nei pacchi batteria per condurre e disperdere efficacemente il calore e prevenirne il surriscaldamento.

2. Supporto materiale elettrodo supercondensatore: Il feltro di accumulo di energia in filo preossidato può essere utilizzato come strato di supporto per i materiali degli elettrodi dei supercondensatori, garantendo resistenza meccanica e conduttività e ottimizzando le prestazioni del condensatore.

3. Strato di diffusione del gas delle celle a combustibile: Il feltro per l'accumulo di energia in filo preossidato può essere utilizzato come strato di diffusione del gas per le celle a combustibile, garantendo buona conduttività e permeabilità al gas e ottimizzando l'efficienza della batteria.

4. Gestione termica del pacco batteria dei veicoli elettrici: Utilizzato per la gestione termica dei pacchi batteria dei veicoli elettrici per garantire il controllo della temperatura delle batterie quando funzionano sotto carichi elevati e migliorare la sicurezza e la resistenza dei veicoli.

5. Sistema di accumulo di energia Apparecchiature di accumulo di energia su larga scala: Nei sistemi di accumulo di energia su larga scala, il feltro di accumulo di energia in filo preossidato viene utilizzato come materiale di gestione termica e di isolamento elettrico per garantire la stabilità e la sicurezza del sistema nel funzionamento a lungo termine.

6. Abbigliamento antistatico per l'industria elettronica: Il feltro per l'accumulo di energia in filo preossidato può essere utilizzato per realizzare indumenti antistatici per proteggere i componenti elettronici dalle interferenze elettrostatiche. Materiali resistenti al fuoco e al calore: utilizzati per la gestione termica delle apparecchiature elettroniche, offrendo funzioni di isolamento termico e antincendio.