فرض کنید در حال انتخاب مواد الکترود برای یک باتری 20 کیلوواتی وانادیوم ردوکس (VRFB) هستید. دو محصول بر گفتگو غالب هستند: نمد کربنی مبتنی بر PAN و نمد کربنی مبتنی بر ویسکوز. اگرچه هر دو نمد کربنی هستند، الیاف پیش ساز آنها اساساً مواد متفاوتی تولید می کنند. نمد مبتنی بر PAN استحکام کششی بالاتر و گرافیتی شدن بهتری را ارائه می‌کند، در حالی که نمد مبتنی بر ویسکوز محتوای خاکستر کمتر و ساختار نرم‌تر و منطبق‌تر را ارائه می‌دهد.
این راهنما تفاوت‌های قابل اندازه‌گیری را توضیح می‌دهد، جایی که هر نمد بهترین عملکرد را دارد و نحوه نوشتن مشخصاتی که زنجیره تامین می‌تواند واقعاً تولید کند.
میانبر انتخاب: اگر نمد در باتری جریانی جریان دارد، با نمد گرافیتی مبتنی بر PAN شروع کنید. اگر عایق می شود یا در یک منطقه با خلوص بالا قرار می گیرد، با نمد گرافیت مبتنی بر ویسکوز شروع کنید.
نمد کربن مبتنی بر PAN در مقابل ویسکوز مبتنی بر: تفاوت پیش ساز
تمایز تعیین کننده فیبر پیش ساز است که عملکرد کربن، قابلیت گرافیتی شدن و محتوای خاکستر نهایی را کنترل می کند. نمد کربنی مبتنی بر PAN از الیاف اصلی پلی آکریلونیتریل ساخته شده است که با سوزن در بدنه‌ای بافته نشده سوراخ می‌شود، سپس در حدود 1000 درجه سانتیگراد کربن می‌شود. وقتی همان بدنه در دمای بالای 2000 درجه سانتیگراد گرافیتیزه می‌شود، به نمد گرافیتی مبتنی بر PAN تبدیل می‌شود.
نمد کربنی مبتنی بر ویسکوز از ریون، الیاف سلولزی بازسازی شده استفاده می کند. سلولز تقریباً با بازدهی 20 تا 30 درصد در مقابل حدود 50 درصد برای PAN کربن می‌شود، بنابراین نمدهای ویسکوز پس از همان عملیات حرارتی، بیشتر منقبض می‌شوند و با بافتی ظریف‌تر و متراکم‌تر به پایان می‌رسند. تفاوت در بازده تنها دلیلی است که محصولات ویسکوز قیمت کمتری در هر کیلوگرم دارند اما رفتار متفاوتی در سطح دارند.
تعریف: نمد کربنی مبتنی بر PAN یک نمد نبافته کربنیزه شده است که از الیاف اصلی پلی آکریلونیتریل ساخته شده است، با سوزن به ضخامت و چگالی ظاهری مورد نظر سوراخ می شود و به عنوان الکترود باتری یا محیط عایق در دمای بالا استفاده می شود.
نمد کربنی مبتنی بر PAN برای عایق کاری در دمای بالا و کاربردهای الکترود این نمد کربن که از پلی اکریلونیتریل مشتق شده و در دمای 1200 درجه سانتیگراد کربن شده است، مقاومت در برابر دمای بالا تا 1500 درجه سانتیگراد و رسانایی الکتریکی عالی را ارائه می دهد و آن را برای عایق کاری و استفاده از الکترود در محیط های پر تقاضا مناسب می کند. مشاهده محصول → - بازده کربن: حدود 50 درصد برای PAN، 20 تا 30 درصد برای ویسکوز
- گرافیت سازی: PAN لایه های گرافیتی مرتب تری را تشکیل می دهد و مقاومت را کاهش می دهد
- محتوای خاکستر: گریدهای ویسکوز با خلوص بالا پس از شستشو به خاکستر کمتری می رسد
- کنترل سوزن پانچ: الیاف منگنه PAN در تراکم کم به طور یکنواخت تر منگنه می شوند
PAN-Based در مقابل Viscose-Based: ویژگی ها چگونه مقایسه می شوند
در ضخامت و چگالی ظاهری برابر، نمد گرافیتی مبتنی بر PAN از نمد گرافیت مبتنی بر ویسکوز در استحکام کششی بهتر عمل می‌کند، در حالی که نمد مبتنی بر ویسکوز محتوای خاکستر کمتر و انعطاف‌پذیری بهتری را نشان می‌دهد. اندازه گیری عواقب عملی در یک پشته آسان است.
در VRFB، مقاومت درون صفحه ای الکترود مستقیماً بر تلفات اهمی تأثیر می گذارد. نمد PAN گرافیتی شده می تواند در 3 تا 6 میلی اهم سانتی متر قرار گیرد، در حالی که گریدهای ویسکوز معمولاً در 5 تا 10 میلی اهم سانتی متر قرار می گیرند. برای عایق در دمای بالا، هدایت حرارتی اهمیت بیشتری دارد. نمد گرافیت PAN گرما را بهتر هدایت می کند، بنابراین عایق ضعیف تری است. الکترود شیمی سطح تأثیر قابل اندازه گیری بر چگالی توان VRFB دارد، به همین دلیل است که مرحله تکمیل نمدی به اندازه پیش ساز اهمیت دارد.
| اموال | نمد کربنی مبتنی بر PAN | نمد گرافیتی مبتنی بر PAN | نمد گرافیت مبتنی بر ویسکوز |
| ضخامت معمولی (میلی متر) | 3-8 | 3-6 | 4-10 |
| چگالی ظاهری (g/cm3) | 0.12-0.22 | 0.12-0.20 | 0.15-0.25 |
| استحکام کششی (MPa) | 1.5-3.0 | 2.0-4.0 | 1.0-2.0 |
| مقاومت درون صفحه (mOhm-cm) | 45-80 | 3-6 | 5-10 |
| هدایت حرارتی (W/mK) | 5-8 | 30-80 | 20-50 |
| محتوای خاکستر (ppm) | حداکثر 500 | حداکثر 100 | حداکثر 80 |
مقایسه عادی (PAN = 100)
استحکام کششی
هدایت الکتریکی
بازده کربنیزاسیون
خلوص (خاکستر کم)
مقادیر معمولی برای نمدهای کربنیزه؛ ارقام واقعی به درجه و تکمیل بستگی دارد.
شماره کلید: یک نمد PAN گرافیتی شده در این مقایسه به معیار 100 درصدی برای استحکام کششی می رسد، در حالی که یک نمد گرافیتی مبتنی بر ویسکوز به طور متوسط تنها 52 درصد است.
نحوه انتخاب نمد مبتنی بر PAN یا ویسکوز برای الکترودهای باتری جریان
برای باتری‌های جریان ردوکس وانادیوم، نمد گرافیتی مبتنی بر PAN الکترود نیروی کار است زیرا بالاترین سطح قابل دسترس را در هر گرم و قوی‌ترین پایداری دوچرخه‌سواری را فراهم می‌کند.
کیفیت نمد الکترود و شیمی سطح الکترود بر چگالی توان سیستم غالب است. نمدی با ضخامت ناهموار یا محتوای خاکستر بالا، نقاط داغ محلی ایجاد می کند و ظرفیت محو می شود. قبل از سفارش، نقشه ضخامت اندازه گیری شده، محدوده چگالی ظاهری و نمودار مقاومت درون صفحه را از کارخانه بخواهید.
الکترود کیفیت احساس می تواند عملکرد باتری روی-برم را چندین نقطه تغییر دهد، به همین دلیل است که تامین کننده نمد باید داده های کنترل فرآیند را برای هر دسته به اشتراک بگذارد.
20%
چگالی توان حاصل از بهینه سازی نمد و جفت شدن میدان جریان
3-6 میلی متر
ضخامت الکترود معمولی در پشته های VRFB
50 میلی ولت
مقاومت سلولی توسط هر رابط نمدی ایجاد می شود
5000
چرخه شارژ و دشارژ گزارش شده در آزمایشات آزمایشگاهی
نمد گرافیتی مبتنی بر PAN برای استفاده در دمای بسیار بالا و الکتروشیمیایی این نمد مبتنی بر PAN که در دمای 2200 درجه سانتیگراد گرافیتی شده است، تا دمای 3200 درجه سانتیگراد را تحمل می کند و رسانایی عالی و بی اثری شیمیایی را برای کاربردهای عایق و الکترود با کارایی بالا ارائه می دهد. مشاهده محصول → بهترین مبتنی بر PAN برای
الکترودهای باتری جریان، کاربردهای چگالی جریان بالا، یکپارچگی ساختاری در هنگام چرخش، و مقاومت الکتریکی کمتر.
بر پایه ویسکوز بهترین برای
عایق کوره با خلوص بالا، واشر نرم و آب بندی، مخازن با خاکستر کم، و کاربردهایی که نیاز به سازگاری دارند.
عایق در دمای بالا و کاربردهای مهم خلوص
اگر نمد باید در کوره ای با خلوص بالا بماند، نمد گرافیتی مبتنی بر ویسکوز انتخاب مطمئن تری است زیرا بافت مشتق شده از ریون فیبر کمتری می ریزد و خاکستر کمتری را در خود نگه می دارد.
نمد گرافیتی مبتنی بر ویسکوز یک عنصر اصلی در عایق کوره های خلاء، ذوب خاکی کمیاب و مناطق حرارتی درجه نیمه هادی است. پیش ساز ابریشم مصنوعی سطحی ریز و بسته ایجاد می کند که در برابر ریزش الیاف مقاومت می کند، که زمانی اهمیت دارد که آلودگی ذرات می تواند مذاب را خراب کند. نمد مبتنی بر PAN زمانی ترجیح داده می شود که لایه عایق نیز نیاز به حمل جریان داشته باشد یا در برابر سایش مکانیکی مقاومت کند.
نمد گرافیتی مبتنی بر ویسکوز برای هدایت حرارتی پایین و عایق این نمد گرافیتی که از ریون ویسکوز ساخته شده است، دارای چگالی کم و هدایت حرارتی (≤0.2W/m·k) است که برای عایق کوره و مواد مقاوم در برابر فرسایش در فرآیندهای نیمه هادی و دمای بالا ایده آل است. مشاهده محصول → - عایق منطقه گرم کوره خلاء
- کوره های ذوب خاکی کمیاب و سوپرآلیاژی
- عایق رشد کریستال نیمه هادی
- آب بندی و بسته بندی انعطاف پذیر در تجهیزات با دمای بالا
ملاحظات خرید: تحمل، هزینه و زمان تحویل
انتخاب نهایی معمولاً به تحمل ضخامت، مشخصات خاکستر و قیمت هر متر مربع بستگی دارد، نه اینکه نمد به طور کلی بهتر باشد.
نمد مبتنی بر PAN برای هر متر مربع هزینه بیشتری دارد زیرا قیمت پیش ساز بالاتر است و گرافیتی شدن انرژی بیشتری می گیرد. نمد گرافیتی مبتنی بر ویسکوز در ضخامت های بالای 5 میلی متر مقرون به صرفه می شود. هنگامی که یک RFQ برای Jiaxing Naco New Material Co., Ltd. صادر می کنید، نوع نمد، تحمل ضخامت، هدف چگالی ظاهری و حداکثر حد خاکستر را بیان کنید. کارخانه می تواند دمای سوزن زدن و گرافیتی شدن را برای رسیدن به این اهداف تنظیم کند.
- نوع نمد را بیان کنید: مبتنی بر PAN، مبتنی بر ویسکوز، کربنیزه یا گرافیت شده
- تحمل ضخامت، مانند /- 0.5 میلی متر، و محدوده چگالی ظاهری را ارائه دهید
- حد خاکستر را تعیین کنید، به عنوان مثال حداکثر 100 ppm برای درجه های با خلوص بالا
- عرض و اینکه آیا به اشکال برش یا قالب نیاز دارید را مشخص کنید
سوالات متداول
آیا می توانم از نمد مبتنی بر ویسکوز به عنوان الکترود باتری جریان وانادیوم استفاده کنم؟
بله، اما عملکرد مشابهی را ارائه نخواهد کرد. نمد گرافیتی مبتنی بر PAN مقاومت کمتری در داخل صفحه و پایداری چرخه بهتر در سیستم های وانادیوم و روی-برم ارائه می دهد. فقط زمانی از نمد مبتنی بر ویسکوز استفاده کنید که محتوای خاکستر کم یا سازگاری نرم بیشتر از سینتیک الکترود اهمیت دارد.
تفاوت بین نمد کربنی مبتنی بر PAN و نمد گرافیتی مبتنی بر PAN چیست؟
نمد کربن تقریباً در دمای 1000 درجه سانتیگراد کربنیزه می شود و یک عایق حرارتی خوب با رسانایی متوسط باقی می ماند. نمد گرافیتی بالاتر از 2000 درجه سانتیگراد پردازش می شود که مقاومت را از ده ها mOhm-cm به تک رقمی کاهش می دهد و پایداری حرارتی را بهبود می بخشد.
آیا ضخامت نمدی بر عملکرد باتری جریان تأثیر می گذارد؟
خیلی مهمه ضخامت بین 3 تا 6 میلی متر سطح فعال را در برابر مقاومت اهمی متعادل می کند. نمد ضخیم تر مقاومت می افزاید. نمد نازک‌تر، سطح موجود برای واکنش‌های ردوکس وانادیوم را کاهش می‌دهد.
برای عایق کوره نمد کربنی یا نمد گرافیتی را مشخص کنم؟
در دمای زیر 1000 درجه سانتیگراد در فضایی بدون اکسیژن، نمد کربن کافی است. بالای 1000 درجه سانتیگراد، نمد گرافیتی را برای حفظ استحکام مکانیکی و جلوگیری از تغییر ابعاد مشخص کنید. برای مخازن با خاکستر کم، نمد گرافیتی مبتنی بر ویسکوز را انتخاب کنید.
