Predpokladajme, že zaraďujete materiály elektród do užšieho výberu pre 20 kW vanádium redox prietokovú batériu (VRFB). V diskusii dominujú dva produkty: uhlíková plsť na báze PAN a uhlíková plsť na báze viskózy. Hoci sú oba uhlíkové plsti, ich prekurzorové vlákna produkujú zásadne odlišné materiály. Plsť na báze PAN poskytuje vyššiu pevnosť v ťahu a lepšiu grafitizáciu, zatiaľ čo plsť na báze viskózy ponúka nižší obsah popola a mäkšiu, prispôsobivejšiu štruktúru.
Táto príručka vysvetľuje merateľné rozdiely, kde každá plsť funguje najlepšie a ako napísať špecifikáciu, ktorú môže dodávateľský reťazec skutočne vyrobiť.
Skratka výberu: ak bude plsť prenášať prúd v prietokovej batérii, začnite s grafitovou plsťou na báze PAN. Ak bude izolovať alebo sedieť v zóne s vysokou čistotou, začnite s grafitovou plsťou na báze viskózy.
Uhlíková plsť na báze PAN vs. na báze viskózy: rozdiel medzi prekurzormi
Definujúcim rozdielom je prekurzorové vlákno, ktoré riadi výťažnosť uhlíka, grafitizovateľnosť a konečný obsah popola. Uhlíková plsť na báze PAN je vyrobená z polyakrylonitrilového strižového vlákna, ktoré je vpichované do netkaného telesa a následne karbonizované pri teplote okolo 1 000 C. Keď je rovnaké teleso grafitizované nad 2 000 C, stáva sa z neho grafitová plsť na báze PAN.
Uhlíková plsť na báze viskózy využíva hodváb, regenerované celulózové vlákno. Celulóza karbonizuje s výťažnosťou približne 20 až 30 percent, oproti približne 50 percentám v prípade PAN, takže viskózové plsti sa po rovnakom tepelnom spracovaní viac zmršťujú a majú jemnejšiu a hustejšiu štruktúru. Rozdiel vo výťažnosti je jediným najväčším dôvodom, prečo viskózové výrobky stoja menej na kilogram, ale na povrchu sa správajú odlišne.
Definícia: Uhlíková plsť na báze PAN je karbonizovaná netkaná plsť vyrobená z polyakrylonitrilových strižových vlákien, vpichovaná na cieľovú hrúbku a objemovú hustotu a používaná ako elektróda batérie alebo vysokoteplotné izolačné médium.
Uhlíková plsť na báze PAN pre vysokoteplotnú izoláciu a elektródové aplikácie Táto uhlíková plsť, odvodená z polyakrylonitrilu a karbonizovaná pri 1200 °C, ponúka odolnosť voči vysokej teplote až do 1500 °C a vynikajúcu elektrickú vodivosť, vďaka čomu je vhodná na izoláciu a použitie elektród v náročných prostrediach. Zobraziť produkt → - Výťažok uhlíka: asi 50 percent pre PAN, 20 až 30 percent pre viskózu
- Grafitizácia: PAN tvorí viac usporiadané grafitové vrstvy, čím sa znižuje merný odpor
- Obsah popola: vysoko čisté druhy viskózy dosahujú po umytí nižší obsah popola
- Kontrola dierovania ihlou: strižné vlákna PAN dierujú rovnomernejšie pri nízkej hustote
Na báze PAN verzus na báze viskózy: Ako sa porovnávajú vlastnosti
Pri rovnakej hrúbke a objemovej hustote grafitová plsť na báze PAN prekonáva grafitovú plsť na báze viskózy v pevnosti v ťahu, zatiaľ čo plsť na báze viskózy vykazuje nižší obsah popola a lepšiu pružnosť. Praktické dôsledky sa dajú ľahko merať v stohu.
Vo VRFB rezistivita elektródy priamo ovplyvňuje ohmické straty. Grafitizovaná plsť PAN môže mať 3 až 6 mOhm-cm, zatiaľ čo triedy viskózy zvyčajne zostávajú pri 5 až 10 mOhm-cm. Pri vysokoteplotnej izolácii záleží viac na tepelnej vodivosti; PAN grafitová plsť lepšie vedie teplo, preto je slabším izolantom. elektróda povrchová chémia má merateľný vplyv na hustotu výkonu VRFB, čo je dôvod, prečo na dokončovacom kroku plsti záleží rovnako ako na prekurzore.
| Nehnuteľnosť | Uhlíková plsť na báze PAN | Grafitová plsť na báze PAN | Grafitová plsť na báze viskózy |
| Typická hrúbka (mm) | 3-8 | 3-6 | 4-10 |
| Objemová hmotnosť (g/cm3) | 0,12-0,22 | 0,12-0,20 | 0,15-0,25 |
| Pevnosť v ťahu (MPa) | 1,5-3,0 | 2,0-4,0 | 1,0-2,0 |
| Odpor v rovine (mOhm-cm) | 45-80 | 3-6 | 5-10 |
| Tepelná vodivosť (W/mK) | 5-8 | 30-80 | 20-50 |
| Obsah popola (ppm) | maximálne 500 | maximálne 100 | maximálne 80 |
Normalizované porovnanie (PAN = 100)
Pevnosť v ťahu
Elektrická vodivosť
Výťažok karbonizácie
Čistota (nízky obsah popola)
Typické hodnoty pre karbonizované plsti; skutočné čísla závisia od triedy a konečnej úpravy.
Číslo kľúča: grafitizovaná plsť PAN dosahuje v tomto porovnaní 100 percent referenčnej hodnoty pevnosti v ťahu, zatiaľ čo grafitová plsť na báze viskózy dosahuje v priemere iba 52 percent.
Ako si vybrať plsť na báze PAN alebo viskózy pre elektródy prietokovej batérie
Pre vanádiové redoxné prietokové batérie je grafitová plsť na báze PAN ťažnou elektródou, pretože poskytuje najvyššiu dostupnú povrchovú plochu na gram a najsilnejšiu cyklickú stabilitu.
Hustota výkonu systému dominuje kvalita plsti elektród a chémia povrchu elektród. Plsť s nerovnomernou hrúbkou alebo vysokým obsahom popola vytvára lokálne horúce miesta a vybledne kapacita. Pred objednaním si od výrobcu vyžiadajte mapu nameraných hrúbok, rozsah objemovej hmotnosti a graf odporu v rovine.
elektróda cítil kvalitu môže posunúť výkon zinkovo-brómovej batérie o niekoľko bodov, a preto by mal dodávateľ plsti zdieľať údaje o riadení procesu pre každú šaržu.
20 %
hustota výkonu z optimalizovaného párovania plsti a prietokového poľa
3-6 mm
typická hrúbka elektródy v zväzkoch VRFB
50 mV
bunkový odpor prispievaný každým plsteným rozhraním
5 000
cykly nabíjania a vybíjania zaznamenané pri laboratórnych testoch
Grafitová plsť na báze PAN pre extrémne vysoké teploty a elektrochemické použitie Táto plsť na báze PAN, grafitizovaná pri 2200°C, odoláva teplotám až 3200°C, poskytuje vynikajúcu vodivosť a chemickú inertnosť pre vysokovýkonné izolácie a aplikácie elektród. Zobraziť produkt → Najlepšie na báze PAN
Elektródy prietokovej batérie, aplikácie s vysokou prúdovou hustotou, štrukturálna integrita pri cyklovaní a nižší elektrický odpor.
Najlepšie na báze viskózy
Izolácia pece s vysokou čistotou, mäkké tesnenie a tesnenie, retorty s nízkym obsahom popola a aplikácie, ktoré si vyžadujú prispôsobivosť.
Vysokoteplotná izolácia a aplikácie kritické pre čistotu
Ak musí plsť zostať v peci alebo retorte s vysokou čistotou, bezpečnejšou voľbou je grafitová plsť na báze viskózy, pretože jej textúra odvodená od hodvábu púšťa menej vlákien a zadržiava menej popola.
Grafitová plsť na báze viskózy je základom izolácie vákuových pecí, tavenia vzácnych zemín a tepelných zón polovodičovej kvality. Prekurzor umelého hodvábu poskytuje jemný, uzavretý povrch, ktorý odoláva vypadávaniu vlákien, čo je dôležité, keď kontaminácia časticami môže zničiť taveninu. Plsť na báze PAN sa uprednostňuje, keď izolačná vrstva tiež potrebuje prenášať prúd alebo odolávať mechanickému opotrebeniu.
Grafitová plsť na báze viskózy pre nízku tepelnú vodivosť a izoláciu Táto grafitová plsť vyrobená z viskózového hodvábu má nízku hustotu a tepelnú vodivosť (≤ 0,2 W/m·k), ktorá je ideálna na izoláciu pecí a materiály odolné voči ablácii v polovodičových a vysokoteplotných procesoch. Zobraziť produkt → - Izolácia horúcej zóny vákuovej pece
- Taviace pece na vzácne zeminy a superzliatiny
- Izolácia na báze polovodičových kryštálov
- Flexibilné tesnenie a balenie vo vysokoteplotných zariadeniach
Úvahy o nákupe: Tolerancie, náklady a dodacia lehota
Konečný výber zvyčajne závisí od tolerancie hrúbky, špecifikácie popola a ceny za meter štvorcový, nie podľa toho, ktorá plsť je všeobecne lepšia.
Plsť na báze PAN stojí viac na meter štvorcový, pretože cena prekurzora je vyššia a grafitizácia vyžaduje viac energie. Grafitová plsť na báze viskózy sa stáva cenovo konkurencieschopnou pri hrúbkach nad 5 mm. Keď vystavíte RFQ spoločnosti Jiaxing Naco New Material Co., Ltd., uveďte typ plsti, toleranciu hrúbky, cieľovú objemovú hustotu a maximálny limit popola; továreň môže nastaviť teplotu vpichovania a grafitizácie tak, aby splnila tieto ciele.
- Uveďte typ plsti: na báze PAN, na báze viskózy, karbonizované alebo grafitizované
- Uveďte toleranciu hrúbky, napríklad /- 0,5 mm, a rozsah objemovej hmotnosti
- Nastavte limit popola, napríklad maximálne 100 ppm pre vysoko čisté druhy
- Zadajte šírku a to, či potrebujete rezať alebo vysekávať tvary
Často kladené otázky
Môžem použiť plsť na báze viskózy ako elektródu vanádiovej batérie?
Áno, ale nebude podávať rovnaký výkon. Grafitová plsť na báze PAN ponúka nižší odpor v rovine a lepšiu cyklickú stabilitu v systémoch vanádu a zinku a brómu. Plsť na báze viskózy používajte len vtedy, keď je nízky obsah popola alebo mäkká prispôsobivosť dôležitejšia ako kinetika elektródy.
Aký je rozdiel medzi uhlíkovou plsťou na báze PAN a grafitovou plsťou na báze PAN?
Uhlíková plsť je karbonizovaná pri teplote približne 1 000 C a zostáva dobrým tepelným izolantom so strednou vodivosťou. Grafitová plsť sa spracováva pri teplotách vyšších ako 2000 C, čo znižuje odpor z desiatok mOhm-cm na jednociferné miesta a zlepšuje tepelnú stabilitu.
Ovplyvňuje hrúbka plsti výkon prietokovej batérie?
Na tom veľmi záleží. Hrúbka medzi 3 a 6 mm vyrovnáva aktívnu plochu proti ohmickému odporu. Hrubšia plsť dodáva odpor; tenšia plsť zmenšuje plochu dostupnú pre redoxné reakcie vanádu.
Mám špecifikovať uhlíkovú plsť alebo grafitovú plsť na izoláciu pece?
Pod 1 000 C v atmosfére bez kyslíka stačí uhlíková plsť. Nad 1 000 C špecifikujte grafitovú plsť, aby sa zachovala mechanická pevnosť a zabránilo sa rozmerovým zmenám. Pre retorty s nízkym obsahom popola zvoľte grafitovú plsť na báze viskózy.
