Kelebihan Struktur dan Prestasi Elektrod Bateri Aliran Diubahsuai oleh Pemendapan Nanotube Karbon CVD Berterusan

Elektrod bateri aliran biasanya diperbuat daripada kain elektrod dan kain elektrod. Proses ini melibatkan pembuatan gentian pra-teroksida menjadi kain atau kain melalui teknologi tekstil, diikuti dengan pengkarbonan, grafit, dan pengaktifan untuk menghasilkan elektrod. Langkah paling kritikal yang mempengaruhi prestasi bahan elektrod ialah langkah pengaktifan. Proses pengaktifan konvensional dijalankan melalui pengaktifan pengoksidaan, biasanya melibatkan rawatan haba suhu tinggi dengan udara atau udara bercampur dengan beberapa wap air, untuk mencantumkan kumpulan berfungsi aktif yang berbeza (biasanya kumpulan hidroksil dan karboksil) ke permukaan gentian karbon, mencapai kesan hidrofilik. Disebabkan oleh etsa oksidatif, luas permukaan khusus gentian karbon meningkat, dan tapak aktif dipertingkatkan, dengan itu menghasilkan bahan elektrod hidrofilik yang diaktifkan dengan baik. Proses ini dicirikan oleh kesederhanaan, kemudahan, dan kos rendah. Walau bagaimanapun, ia mempunyai kelemahan kerana tidak dapat mengawal dengan tepat perkadaran dan kuantiti kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen. Ikatan kimia kumpulan hidroksil dan karboksil pada gentian karbon terdedah kepada pecah dan penyahaktifan; proses pengaktifan pengoksidaan membawa kepada penampilan grafit teroksida pada permukaan gentian karbon bergrafit, mengakibatkan kekonduksian yang lemah; peningkatan luas permukaan tertentu disebabkan oleh proses pengaktifan pengoksidaan adalah sangat rendah, biasanya tidak melebihi 2 m²/g, dan peningkatan dalam tapak tindak balas adalah agak kecil.

Proses pengaktifan kami melibatkan mendepositkan tiub nano karbon ke permukaan gentian karbon bergrafit melalui proses pemendapan wap yang berterusan. Dengan mengawal aliran gas dan keadaan tekanan, nanotiub karbon disalut secara seragam pada permukaan gentian karbon (disebabkan ketiadaan mangkin, nanotiub karbon hanya boleh melekat dan berkembang pada gentian karbon, yang seterusnya menghasilkan salutan ketat nanotiub karbon yang tidak jatuh). Kemudian, melalui nitridasi, struktur pirol dan piridin dicantumkan untuk menghalang tindak balas sampingan evolusi hidrogen. Akhirnya, tindak balas pengoksidaan berlaku dalam beberapa zon suhu untuk mencantumkan kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen ke permukaan.

Ciri-ciri proses ini ialah:

1. Fenomena kapilari yang terbentuk dengan mendepositkan tiub nano karbon mencapai kesan hidrofilik melalui kaedah fizikal, menjadikannya kurang terdedah kepada penyahaktifan;

2. Luas permukaan khusus adalah besar, biasanya ≥10㎡/g, iaitu 5-10 kali ganda daripada proses konvensional;

3. Terdapat goresan pengoksidaan yang minimum, dan rintangan dalaman elektrod adalah rendah. Proses ini berbeza daripada kaedah pengaktifan pengoksidaan konvensional yang merosakkan gentian karbon. Ia bukan sahaja tidak merosakkan gentian karbon, tetapi ia juga membantu meningkatkan kekonduksian dan kekuatan gentian karbon, malah boleh menghasilkan elektrod keras melalui pemendapan yang tinggi. Secara amnya, kecekapan voltan elektrod 2.5mm secara amnya ≥88%, manakala elektrod tebal 4.35mm secara amnya ≥87%, menunjukkan prestasi cemerlang. Syarikat kami mempunyai relau pemendapan wap CVD berterusan pertama di China, yang digunakan untuk pertumbuhan in-situ CNT melalui pemendapan wap CVD. Ia telah melalui lebih 10,000 kitaran dengan kehilangan kitaran ≤0.5%. Luas permukaan khusus bagi elektrod felt dan kain elektrod biasanya sekitar 12㎡/g, dengan yang tertinggi boleh dicapai ialah 600㎡/g. CNT mempunyai diameter 8-10nm dan panjang 100-200nm.