Filc energetyczny z włókien wstępnie utlenionych to materiał o wysokiej wydajności do magazynowania energii.
włókno utlenione jako główny materiał, który ma doskonałą izolację elektryczną, zarządzanie termiczne i właściwości mechaniczne. Jest szeroko stosowany w bateriach i systemach magazynowania energii, szczególnie w środowiskach o wysokiej temperaturze i dużym zapotrzebowaniu. Poniżej znajduje się szczegółowy wstęp do filcu magazynowania energii z włókien wstępnie utlenionych:
Skład i struktura materiału Wstępnie utleniony filc magazynujący energię z włókien jest wykonany głównie z wstępnie utlenionych włókien. Wstępnie utlenione włókno (Włókno wstępnie utlenione, zwane włóknem Pre-Ox) jest uzyskiwane przez utlenianie w wysokiej temperaturze włókna poliakrylonitrylu (PAN), które ma wysoką stabilność temperaturową i doskonałe właściwości mechaniczne. Wstępnie utlenione włókno jest przekształcane w strukturę filcu poprzez proces włókninowy, który zapewnia dobrą porowatość i powierzchnię, co pomaga zwiększyć jego adsorpcję i przewodność cieplną.
Proces produkcji filcu magazynującego energię z włókien wstępnie utlenionych
1. Wstępna obróbka włókien
Wybór surowca: Wybierz wysokiej jakości włókno poliakrylonitrylowe (PAN), które zostało wstępnie utlenione. Podgrzej włókno PAN do 200-300 stopni Celsjusza w powietrzu, aby zmienić jego strukturę molekularną i utworzyć stabilne wstępnie utlenione włókno.
Obróbka karbonizacyjna: Wstępnie utlenione włókno jest stopniowo podgrzewane do 800-1200 stopni Celsjusza pod osłoną gazu obojętnego (takiego jak azot lub argon). W tym procesie składniki organiczne we włóknie ulegają rozkładowi, a wodór, azot, tlen itp. ulatniają się, pozostawiając czysty szkielet węglowy. Dalsze podgrzewanie do 1200-1600 stopni Celsjusza powoduje dalszą kondensację i przegrupowanie szkieletu węglowego, poprawiając gęstość strukturalną i właściwości mechaniczne karbonizowanego włókna. Obróbka grafityzacyjna: Atomy węgla w karbonizowanym włóknie są układane w strukturę krystaliczną grafitu, aby poprawić jego przewodność elektryczną i przewodność cieplną. Poprzez obróbkę wysokotemperaturową: Karbonizowane włókno jest dalej podgrzewane do 2000-3000 stopni Celsjusza pod osłoną gazu obojętnego. Ten krok powoduje, że atomy węgla przegrupowują się w warstwową strukturę grafitową, tworząc grafityzowane włókno o wysokiej krystaliczności i dobrej przewodności elektrycznej. Obróbka aktywacyjna: Powierzchnia właściwa i struktura porów włókna grafitowanego ulegają zwiększeniu poprzez metody chemiczne lub fizyczne, co poprawia jego właściwości magazynowania energii, zwłaszcza w zastosowaniach elektrochemicznych urządzeń do magazynowania energii.
Aktywacja chemiczna: Wybór aktywatora: Powszechnie stosowane aktywatory chemiczne obejmują wodorotlenek potasu (KOH), kwas fosforowy (H3PO4), wodorotlenek sodu (NaOH) itp. Impregnacja: Impregnacja grafitowanego włókna w roztworze aktywatora, aby zapewnić równomierną penetrację aktywatora do włókna. Aktywacja cieplna: Obróbka aktywująca jest przeprowadzana w wysokiej temperaturze 400-900 stopni Celsjusza. Aktywator chemiczny reaguje z włóknem węglowym w wysokiej temperaturze, generując dużą liczbę mikroporów i mezoporów, znacznie zwiększając powierzchnię właściwą włókna. Czyszczenie: Usuń pozostałości aktywatora i produkty uboczne, zwykle stosując metody mycia kwasem i mycia wodą.
Aktywacja fizyczna: Aktywacja gazowa: Włókno grafitowane jest kontaktowane z gazem aktywującym (takim jak dwutlenek węgla lub para wodna) w wysokiej temperaturze. Gaz reaguje z węglem, tworząc strukturę porów i zwiększając powierzchnię właściwą. Kontrola temperatury: Ściśle kontroluj temperaturę i przepływ gazu, aby zapewnić jednorodność i możliwość kontrolowania struktury porów.
2. Proces włókninowy Proces igłowania: Wstępnie utlenione włókno jest przekształcane w strukturę przypominającą filc poprzez proces igłowania, w celu utworzenia jednolitej siatki włókien.
Wiązanie chemiczne: Użyj odpowiednich klejów, aby połączyć włókna i zwiększyć wytrzymałość i stabilność filcu.
Walcowanie na gorąco: Gęstość i wytrzymałość filcu ulegają dalszemu zwiększeniu poprzez proces walcowania na gorąco.
3. Obróbka powierzchni Powłoka: Zgodnie z wymaganiami zastosowania, wstępnie utlenione włókna filcu magazynującego energię są powlekane w celu zwiększenia ich przewodności lub odporności chemicznej.
Wydajność filcu magazynującego energię z włókien wstępnie utlenionych
- Odporność na wysoką temperaturę: Wstępnie utlenione włókno ma doskonałą odporność na wysoką temperaturę, może zachować stabilność w środowisku o wysokiej temperaturze, nie ulega łatwo odkształceniu lub rozkładowi i nadaje się do akumulatorów wysokotemperaturowych i systemów magazynowania energii.
- Właściwości ognioodporne: Wstępnie utleniona włóknina filcowa do magazynowania energii ma dobre właściwości ognioodporne, nie pali się w kontakcie z ogniem, może skutecznie zapobiegać rozprzestrzenianiu się ognia i zwiększać bezpieczeństwo systemów magazynowania energii.
- Izolacja elektryczna: Wstępnie utleniona włóknista tkanina do magazynowania energii ma doskonałe właściwości izolacyjne, może zapobiegać wewnętrznym zwarciom w bateriach oraz zapewniać bezpieczeństwo i stabilność systemów magazynowania energii.
- Wydajność zarządzania ciepłem: Wstępnie utleniona włóknina filcowa do magazynowania energii ma dobrą przewodność cieplną, może skutecznie przewodzić i rozpraszać ciepło, zapobiegać przegrzaniu akumulatorów podczas pracy oraz wydłużać żywotność i wydajność akumulatorów.
- Właściwości mechaniczne: Wstępnie utleniony filc do magazynowania energii charakteryzuje się dużą wytrzymałością i odpornością, wytrzymuje naprężenia mechaniczne i wibracje oraz chroni akumulator przed uszkodzeniami fizycznymi.
- Odporność na korozję chemiczną: Wstępnie utleniony filc do magazynowania energii charakteryzuje się dobrą odpornością na działanie wielu substancji chemicznych (w tym elektrolitów) i może być stosowany przez długi czas w trudnych warunkach chemicznych bez utraty jakości.
- Lekkość: wstępnie utleniona włóknina filcowa do magazynowania energii jest lekka, co pomaga zmniejszyć całkowitą wagę systemu magazynowania energii oraz zwiększyć gęstość energii i wydajność systemu.
Zastosowanie wstępnie utlenionego filcu do magazynowania energii
1. Akumulator litowo-jonowy Materiał membrany: Wstępnie utleniony filc do magazynowania energii z drutu może być stosowany jako materiał membrany do akumulatorów litowo-jonowych, zapewniając izolację elektryczną i funkcje zarządzania termicznego, aby zapobiec wewnętrznym zwarciom w akumulatorze. Warstwa zarządzania termicznego: stosowana w warstwach zarządzania termicznego w pakietach akumulatorów w celu skutecznego przewodzenia i rozpraszania ciepła oraz zapobiegania przegrzaniu akumulatora.
2. Materiał nośny elektrody superkondensatora: Wstępnie utleniony filc do magazynowania energii można stosować jako warstwę nośną dla materiałów elektrodowych superkondensatorów, zapewniając wytrzymałość mechaniczną i przewodność oraz optymalizując wydajność kondensatora.
3. Warstwa dyfuzyjna gazu ogniw paliwowych: Wstępnie utleniony filc do magazynowania energii może być stosowany jako warstwa dyfuzyjna gazu w ogniwach paliwowych, zapewniając dobrą przewodność i przepuszczalność gazu oraz optymalizując wydajność akumulatora.
4. Zarządzanie temperaturą akumulatorów pojazdów elektrycznych: Stosowany do zarządzania temperaturą akumulatorów pojazdów elektrycznych w celu zapewnienia kontroli temperatury akumulatorów podczas pracy pod dużym obciążeniem, a także poprawy bezpieczeństwa i wytrzymałości pojazdów.
5. System magazynowania energii Sprzęt do magazynowania energii na dużą skalę: W dużych systemach magazynowania energii, jako materiał do zarządzania ciepłem i izolacji elektrycznej stosuje się wstępnie utlenioną filcową siatkę magazynującą energię, co zapewnia stabilność i bezpieczeństwo systemu podczas długotrwałej eksploatacji.
6.
Odzież antystatyczna dla przemysłu elektronicznego: Filc do magazynowania energii Preoxidized Wire można stosować do produkcji odzieży antystatycznej chroniącej podzespoły elektroniczne przed zakłóceniami statycznymi. Materiały ognioodporne i odporne na ciepło: Stosowane do zarządzania termicznego sprzętu elektronicznego, zapewniające funkcje izolacji przeciwpożarowej i cieplnej.
