O feltro de armazenamento de energia de fibra pré-oxidada é um material de armazenamento de energia de alto desempenho com
fibra pré-oxidada como material principal, possui excelente isolamento elétrico, gerenciamento térmico e propriedades mecânicas. Tem sido amplamente utilizado em baterias e sistemas de armazenamento de energia, especialmente em ambientes de alta temperatura e alta demanda. A seguir, uma introdução detalhada ao feltro de armazenamento de energia de fibra pré-oxidada:
Composição e estrutura do material: O feltro de armazenamento de energia de fibra pré-oxidada é feito principalmente de fibra pré-oxidada. A fibra pré-oxidada (Fibra Pré-Oxidada, também conhecida como fibra Pré-Ox) é obtida pela oxidação em alta temperatura da fibra de poliacrilonitrila (PAN), que possui alta estabilidade térmica e excelentes propriedades mecânicas. A fibra pré-oxidada é transformada em uma estrutura de feltro por meio de um processo não tecido, que proporciona boa porosidade e área superficial, o que ajuda a aumentar sua adsorção e condutividade térmica.
Processo de fabricação de feltro de armazenamento de energia de fibra pré-oxidada
1. Pré-tratamento de fibras
Seleção da matéria-prima: Selecione fibra de poliacrilonitrila (PAN) de alta qualidade pré-oxidada. Aqueça a fibra de PAN a 200-300 graus Celsius no ar para alterar sua estrutura molecular e formar uma fibra pré-oxidada estável.
Tratamento de carbonização: A fibra pré-oxidada é gradualmente aquecida a 800-1200 graus Celsius sob a proteção de um gás inerte (como nitrogênio ou argônio). Neste processo, os componentes orgânicos na fibra são decompostos, e hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, etc. são volatilizados, deixando um esqueleto de carbono puro. Aquecimento adicional a 1200-1600 graus Celsius condensa e reorganiza ainda mais o esqueleto de carbono, melhorando a densidade estrutural e as propriedades mecânicas da fibra carbonizada. Tratamento de grafitização: Os átomos de carbono na fibra carbonizada são organizados em uma estrutura de cristal de grafite para melhorar sua condutividade elétrica e condutividade térmica. Por tratamento de alta temperatura: A fibra carbonizada é ainda aquecida a 2000-3000 graus Celsius sob a proteção de um gás inerte. Esta etapa faz com que os átomos de carbono se reorganizem em uma estrutura de grafite em camadas, formando uma fibra grafitada com alta cristalinidade e boa condutividade elétrica. Tratamento de ativação: A área superficial específica e a estrutura de poros da fibra grafitada são aumentadas por métodos químicos ou físicos, melhorando assim seu desempenho de armazenamento de energia, especialmente na aplicação de dispositivos de armazenamento de energia eletroquímica.
Ativação química: Seleção do ativador: Os ativadores químicos comumente utilizados incluem hidróxido de potássio (KOH), ácido fosfórico (H3PO4), hidróxido de sódio (NaOH), etc. Impregnação: Impregnar a fibra grafitada na solução ativadora para garantir que o ativador penetre uniformemente na fibra. Ativação por aquecimento: O tratamento de ativação é realizado em alta temperatura de 400 a 900 graus Celsius. O ativador químico reage com a fibra de carbono em alta temperatura para gerar um grande número de microporos e mesoporos, aumentando significativamente a área superficial específica da fibra. Limpeza: Remover o ativador residual e os subprodutos, geralmente usando métodos de lavagem com ácido e água.
Ativação física: Ativação por gás: A fibra grafitada é colocada em contato com um gás ativador (como dióxido de carbono ou vapor d'água) em alta temperatura. O gás reage com o carbono para formar uma estrutura porosa e aumentar a área superficial específica. Controle de temperatura: Controle rigorosamente a temperatura e o fluxo de gás para garantir a uniformidade e a controlabilidade da estrutura porosa.
2. Processo não tecido Processo de perfuração com agulha: a fibra pré-oxidada é transformada em uma estrutura semelhante ao feltro por meio de um processo de perfuração com agulha para formar uma malha de fibra uniforme.
Ligação química: use adesivos apropriados para unir as fibras e aumentar a resistência e a estabilidade do feltro.
Laminação a quente: A densidade e a resistência do feltro são ainda mais aumentadas por meio do processo de laminação a quente.
3. Tratamento de superfície Revestimento: De acordo com os requisitos da aplicação, o feltro de armazenamento de energia de fibra pré-oxidada é revestido para melhorar sua condutividade ou resistência química.
Desempenho de feltro de armazenamento de energia de fibra pré-oxidada
- Resistência a altas temperaturas: a fibra pré-oxidada tem excelente resistência a altas temperaturas, pode manter a estabilidade em ambientes de alta temperatura, não é fácil de deformar ou decompor e é adequada para baterias de alta temperatura e sistemas de armazenamento de energia.
- Desempenho retardante de fogo: O feltro de armazenamento de energia de fibra pré-oxidada tem boas propriedades retardantes de chamas, não queima ao entrar em contato com o fogo, pode efetivamente prevenir a propagação do fogo e melhorar a segurança dos sistemas de armazenamento de energia.
- Isolamento elétrico: O feltro de armazenamento de energia de fibra pré-oxidada tem excelentes propriedades de isolamento elétrico, pode evitar curtos-circuitos internos em baterias e garantir a segurança e a estabilidade dos sistemas de armazenamento de energia.
- Desempenho de gerenciamento térmico: o feltro de armazenamento de energia de fibra pré-oxidada tem boa condutividade térmica, pode conduzir e dispersar calor de forma eficaz, evitar o superaquecimento das baterias durante a operação e melhorar a vida útil e o desempenho das baterias.
- Propriedades mecânicas: O feltro de armazenamento de energia de fio pré-oxidado tem alta resistência e tenacidade, pode suportar estresse mecânico e vibração e proteger a bateria contra danos físicos.
- Resistência à corrosão química: O feltro de armazenamento de energia de fio pré-oxidado tem boa tolerância a uma variedade de produtos químicos (incluindo eletrólitos) e pode ser usado por um longo período em ambientes químicos agressivos sem degradação.
- Leve: O feltro de armazenamento de energia de fio pré-oxidado é leve, o que ajuda a reduzir o peso geral do sistema de armazenamento de energia e melhora a densidade de energia e a eficiência do sistema.
Aplicação de feltro de armazenamento de energia de fio pré-oxidado
1. Material do diafragma da bateria de íons de lítio: O feltro pré-oxidado para armazenamento de energia pode ser usado como material de diafragma para baterias de íons de lítio, fornecendo isolamento elétrico e funções de gerenciamento térmico para evitar curtos-circuitos internos na bateria. Camada de gerenciamento térmico: usada em camadas de gerenciamento térmico em conjuntos de baterias para conduzir e dispersar o calor de forma eficaz e evitar o superaquecimento da bateria.
2. Suporte de material do eletrodo do supercapacitor: O feltro de armazenamento de energia de fio pré-oxidado pode ser usado como uma camada de suporte para materiais de eletrodo de supercapacitor, fornecendo resistência mecânica e condutividade, e otimizando o desempenho do capacitor.
3. Camada de difusão de gás de células de combustível: O feltro pré-oxidado para armazenamento de energia pode ser usado como uma camada de difusão de gás para células de combustível, proporcionando boa condutividade e permeabilidade ao gás e otimizando a eficiência da bateria.
4. Gerenciamento térmico de baterias de veículos elétricos: Usado para gerenciamento térmico de baterias de veículos elétricos para garantir o controle de temperatura das baterias quando trabalhando sob alta carga e melhorar a segurança e a durabilidade dos veículos.
5. Sistema de armazenamento de energia Equipamento de armazenamento de energia em larga escala: Em sistemas de armazenamento de energia em larga escala, o feltro de armazenamento de energia de fio pré-oxidado é usado como um material de gerenciamento térmico e isolamento elétrico para garantir a estabilidade e a segurança do sistema em operação de longo prazo.
6.
Roupas antiestáticas para a indústria eletrônica: O feltro pré-oxidado para armazenamento de energia pode ser usado para fabricar roupas antiestáticas e proteger componentes eletrônicos contra interferência estática. Materiais resistentes ao fogo e ao calor: utilizados para gerenciamento térmico de equipamentos eletrônicos, proporcionando funções de isolamento contra fogo e calor.
