مزایای ساختاری و عملکردی الکترودهای باتری جریان اصلاح شده توسط رسوب نانولوله کربنی CVD پیوسته

الکترودهای باتری های جریان معمولاً از پارچه الکترود و پارچه الکترود ساخته می شوند. این فرآیند شامل ساختن الیاف از پیش اکسید شده به نمد یا پارچه از طریق فناوری نساجی و به دنبال آن کربن‌سازی، گرافیت‌سازی و فعال‌سازی برای تولید الکترودها است. حیاتی ترین مرحله ای که بر عملکرد ماده الکترود تأثیر می گذارد، مرحله فعال سازی است. فرآیند فعال سازی مرسوم از طریق فعال سازی اکسیداسیون انجام می شود، که معمولاً شامل عملیات حرارتی با دمای بالا با هوا یا هوا مخلوط شده با مقداری بخار آب است تا گروه های عاملی مختلف (معمولاً گروه های هیدروکسیل و کربوکسیل) را روی سطح الیاف کربن پیوند بزنند و به اثرات آب دوست می رسند. با توجه به اچ اکسیداتیو، سطح ویژه الیاف کربن افزایش می یابد و مکان های فعال افزایش می یابد، بنابراین مواد الکترود آبدوست به خوبی فعال می شوند. این فرآیند با سادگی، راحتی و هزینه کم مشخص می شود. با این حال، این مضرات این است که نمی تواند به طور دقیق نسبت و کمیت گروه های عاملی حاوی اکسیژن را کنترل کند. پیوندهای شیمیایی گروه های هیدروکسیل و کربوکسیل روی الیاف کربن مستعد شکستن و غیرفعال شدن هستند. فرآیند فعال سازی اکسیداسیون منجر به ظاهر شدن گرافیت اکسید شده بر روی سطح الیاف کربن گرافیتی شده و در نتیجه رسانایی ضعیف می شود. افزایش سطح ویژه به دلیل فرآیند فعال‌سازی اکسیداسیون بسیار کم است، معمولاً از 2 متر مربع در گرم تجاوز نمی‌کند و افزایش مکان‌های واکنش نسبتاً کم است.

فرآیند فعال‌سازی ما شامل رسوب نانولوله‌های کربنی بر روی سطح الیاف کربن گرافیتی شده از طریق فرآیند رسوب بخار مداوم است. با کنترل جریان گاز و شرایط فشار، نانولوله های کربنی به طور یکنواخت روی سطح الیاف کربن پوشش داده می شوند (به دلیل عدم وجود کاتالیزور، نانولوله های کربنی فقط می توانند روی الیاف کربن بچسبند و رشد کنند که به نوبه خود باعث ایجاد پوشش محکم نانولوله های کربنی می شود که ریزش نمی کند). سپس، از طریق نیتریداسیون، ساختارهای پیرول و پیریدین برای مهار واکنش جانبی تکامل هیدروژن پیوند می‌شوند. در نهایت، واکنش های اکسیداسیون در چندین ناحیه دمایی برای پیوند گروه های عاملی حاوی اکسیژن بر روی سطح رخ می دهد.

ویژگی های این فرآیند عبارتند از:

1. پدیده مویرگی که با رسوب نانولوله‌های کربنی ایجاد می‌شود، از طریق یک روش فیزیکی به اثرات آبدوست دست می‌یابد و کمتر مستعد غیرفعال‌سازی می‌شود.

2. سطح ویژه بزرگ است، معمولا ≥10㎡/g، که 5-10 برابر فرآیندهای معمولی است.

3. حداقل اچ اکسیداسیون وجود دارد، و مقاومت داخلی الکترود کم است. این فرآیند با روش‌های معمولی فعال‌سازی اکسیداسیون که به الیاف کربن آسیب می‌رسانند، متفاوت است. نه تنها به الیاف کربن آسیب نمی رساند، بلکه به افزایش رسانایی و استحکام الیاف کربن نیز کمک می کند و حتی می تواند از طریق رسوب زیاد، الکترودهای سخت تولید کند. به طور کلی، راندمان ولتاژ یک الکترود 2.5 میلی متری معمولاً 88٪ ≥٪ است، در حالی که بازده ولتاژ یک الکترود با ضخامت 4.35میلی متر معمولاً ≥87٪ است که عملکرد عالی را نشان می دهد. شرکت ما اولین کوره رسوب بخار CVD پیوسته را در چین دارد که برای رشد درجا CNT ها از طریق رسوب بخار CVD استفاده می شود. بیش از 10000 چرخه با افت چرخه ≤0.5٪ را پشت سر گذاشته است. مساحت سطح ویژه نمدهای الکترود و پارچه های الکترود معمولاً حدود 12 اینچ بر گرم است که بالاترین سطح قابل دستیابی 600 اینچ بر گرم است. CNT ها دارای قطر 8-10 نانومتر و طول 100-200 نانومتر هستند.