El fieltro de almacenamiento de energía de fibra preoxidada es un material de almacenamiento de energía de alto rendimiento con
fibra preoxidada Como material principal, posee excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, gestión térmica y mecánica. Se ha utilizado ampliamente en baterías y sistemas de almacenamiento de energía, especialmente en entornos de alta temperatura y alta demanda. A continuación, se presenta una introducción detallada al fieltro de fibra preoxidada para almacenamiento de energía:
Composición y estructura del material: El fieltro de almacenamiento de energía de fibra preoxidada está compuesto principalmente de fibra preoxidada. Esta fibra (también conocida como fibra Pre-Ox) se obtiene mediante la oxidación a alta temperatura de fibra de poliacrilonitrilo (PAN), que presenta alta estabilidad térmica y excelentes propiedades mecánicas. La fibra preoxidada se transforma en una estructura de fieltro mediante un proceso no tejido, lo que proporciona una buena porosidad y área superficial, lo que mejora su adsorción y conductividad térmica.
Proceso de fabricación de fieltro de almacenamiento de energía de fibra preoxidada
1. Pretratamiento de la fibra
Selección de la materia prima: Se selecciona fibra de poliacrilonitrilo (PAN) de alta calidad preoxidada. Se calienta la fibra de PAN a 200-300 °C en aire para modificar su estructura molecular y formar una fibra preoxidada estable.
Tratamiento de carbonización: La fibra preoxidada se calienta gradualmente a 800-1200 grados Celsius bajo la protección de un gas inerte (como nitrógeno o argón). En este proceso, los componentes orgánicos de la fibra se descomponen y el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, etc. se volatilizan, dejando un esqueleto de carbono puro. Un calentamiento adicional a 1200-1600 grados Celsius condensa y reorganiza aún más el esqueleto de carbono, mejorando la densidad estructural y las propiedades mecánicas de la fibra carbonizada. Tratamiento de grafitización: Los átomos de carbono en la fibra carbonizada se organizan en una estructura de cristal de grafito para mejorar su conductividad eléctrica y conductividad térmica. Mediante tratamiento de alta temperatura: La fibra carbonizada se calienta aún más a 2000-3000 grados Celsius bajo la protección de un gas inerte. Este paso hace que los átomos de carbono se reorganicen en una estructura de grafito en capas, formando una fibra grafitizada con alta cristalinidad y buena conductividad eléctrica. Tratamiento de activación: La superficie específica y la estructura porosa de la fibra grafitizada se incrementan mediante métodos químicos o físicos, mejorando así su rendimiento de almacenamiento de energía, especialmente en la aplicación de dispositivos de almacenamiento de energía electroquímica.
Activación química: Selección del activador: Los activadores químicos más comunes incluyen hidróxido de potasio (KOH), ácido fosfórico (H₃PO₃), hidróxido de sodio (NaOH), etc. Impregnación: Impregnar la fibra grafitizada en la solución activadora para asegurar su penetración uniforme. Activación térmica: El tratamiento de activación se realiza a una temperatura de entre 400 y 900 grados Celsius. El activador químico reacciona con la fibra de carbono a alta temperatura para generar una gran cantidad de microporos y mesoporos, lo que aumenta significativamente la superficie específica de la fibra. Limpieza: Eliminar el activador residual y los subproductos, generalmente mediante lavado con ácido y agua.
Activación física: Activación por gas: La fibra grafitizada entra en contacto con un gas activador (como dióxido de carbono o vapor de agua) a alta temperatura. El gas reacciona con el carbono para formar una estructura porosa y aumentar la superficie específica. Control de temperatura: La temperatura y el flujo de gas se controlan rigurosamente para garantizar la uniformidad y controlabilidad de la estructura porosa.
2. Proceso no tejido Proceso de punzonado con agujas: La fibra preoxidada se transforma en una estructura similar al fieltro a través de un proceso de punzonado con agujas para formar una malla de fibra uniforme.
Unión química: utilice adhesivos adecuados para unir las fibras para mejorar la resistencia y la estabilidad del fieltro.
Laminado en caliente: La densidad y la resistencia del fieltro aumentan aún más mediante el proceso de laminado en caliente.
3. Tratamiento de superficies Recubrimiento: Según los requisitos de la aplicación, el fieltro de almacenamiento de energía de fibra preoxidada se recubre para mejorar su conductividad o resistencia química.
Rendimiento del fieltro de almacenamiento de energía de fibra preoxidada
- Resistencia a altas temperaturas: la fibra preoxidada tiene una excelente resistencia a altas temperaturas, puede mantener la estabilidad en entornos de alta temperatura, no es fácil de deformar o descomponer y es adecuada para baterías de alta temperatura y sistemas de almacenamiento de energía.
- Rendimiento retardante al fuego: el fieltro de almacenamiento de energía de fibra preoxidada tiene buenas propiedades retardantes de llama, no se quema al encontrarse con el fuego, puede prevenir eficazmente la propagación del fuego y mejorar la seguridad de los sistemas de almacenamiento de energía.
- Aislamiento eléctrico: El fieltro de almacenamiento de energía de fibra preoxidada tiene excelentes propiedades de aislamiento eléctrico, puede prevenir cortocircuitos internos en las baterías y garantizar la seguridad y estabilidad de los sistemas de almacenamiento de energía.
- Rendimiento de gestión térmica: el fieltro de almacenamiento de energía de fibra preoxidada tiene buena conductividad térmica, puede conducir y dispersar el calor de manera eficaz, evitar que los paquetes de baterías se sobrecalienten durante el funcionamiento y mejorar la vida útil y el rendimiento de las baterías.
- Propiedades mecánicas: El fieltro de almacenamiento de energía de alambre preoxidado tiene alta resistencia y tenacidad, puede soportar estrés mecánico y vibración, y proteger la batería de daños físicos.
- Resistencia a la corrosión química: El fieltro de almacenamiento de energía de alambre preoxidado tiene buena tolerancia a una variedad de productos químicos (incluidos electrolitos) y se puede utilizar durante mucho tiempo en entornos químicos hostiles sin degradarse.
- Ligero: el fieltro de almacenamiento de energía de alambre preoxidado es liviano, lo que ayuda a reducir el peso general del sistema de almacenamiento de energía y mejora la densidad de energía y la eficiencia del sistema.
Aplicación de fieltro de almacenamiento de energía de alambre preoxidado
1. Material del diafragma de la batería de iones de litio: El fieltro de almacenamiento de energía de alambre preoxidado se puede utilizar como material de diafragma para baterías de iones de litio, proporcionando aislamiento eléctrico y funciones de gestión térmica para prevenir cortocircuitos internos en la batería. Capa de gestión térmica: Se utiliza en las capas de gestión térmica de los paquetes de baterías para conducir y dispersar eficazmente el calor y prevenir el sobrecalentamiento de la batería.
2. Material de soporte del electrodo del supercondensador: El fieltro de almacenamiento de energía de alambre preoxidado se puede utilizar como capa de soporte para materiales de electrodos de supercondensadores, proporcionando resistencia mecánica y conductividad y optimizando el rendimiento del condensador.
3. Capa de difusión de gas de las pilas de combustible: El fieltro de almacenamiento de energía de alambre preoxidado se puede utilizar como capa de difusión de gas para celdas de combustible, proporcionando buena conductividad y permeabilidad a los gases y optimizando la eficiencia de la batería.
4. Gestión térmica de baterías de vehículos eléctricos: Se utiliza para la gestión térmica de paquetes de baterías de vehículos eléctricos para garantizar el control de la temperatura de las baterías cuando funcionan bajo carga elevada y mejorar la seguridad y la resistencia de los vehículos.
5. Sistema de almacenamiento de energía Equipos de almacenamiento de energía a gran escala: En los sistemas de almacenamiento de energía a gran escala, el fieltro de almacenamiento de energía de alambre preoxidado se utiliza como material de gestión térmica y aislamiento eléctrico para garantizar la estabilidad y seguridad del sistema en el funcionamiento a largo plazo.
6.
Ropa antiestática para la industria electrónica: El fieltro de almacenamiento de energía de alambre preoxidado se puede utilizar para fabricar ropa antiestática que protege los componentes electrónicos de la interferencia estática. Materiales resistentes al fuego y al calor: Se utilizan para la gestión térmica de equipos electrónicos, proporcionando aislamiento térmico y contra incendios.
